По време на работа на асинхронни електродвигатели, като всяко друго електрическо оборудване, могат да възникнат неизправности - неизправности, често водещи до аварийна работа, повреда на двигателя. преждевременният му провал.
Преди да преминете към методите за защита на електродвигателите, си струва да разгледате основните и най-много често срещани причинивъзникване на аварийна работа на асинхронни електродвигатели:
- Еднофазни и междуфазни къси съединения - в кабела, клемната кутия на електродвигателя, в намотката на статора (към корпуса, междувитови къси съединения).
Късите съединения са най-опасният вид неизправност в електродвигателя, тъй като се придружава от появата на много големи токове, водещи до прегряване и изгаряне на намотките на статора.
Честа причина за термично претоварване на електродвигател, водещо до неправилна работа, е загубата на една от фазите на захранването. Това води до значително увеличаване на тока (два пъти по-голям от номиналния ток) в статорните намотки на другите две фази.
Резултатът от термичното претоварване на електродвигателя е прегряване и разрушаване на изолацията на намотките на статора, което води до късо съединение на намотките и повреда на електродвигателя.
Защитата на електродвигателите от токови претоварвания се състои в своевременното изключване на електродвигателя при поява на големи токове в неговата захранваща верига или верига за управление, т.е. в случай на късо съединение.
За защита на електродвигателите от късо съединение се използват предпазители, електромагнитни релета, автоматични превключватели с електромагнитно освобождаване, избрани по такъв начин, че да издържат на големи пускови свръхтокове, но веднага да работят, когато възникнат токове на късо съединение.
За да предпази електродвигателите от термични претоварвания, във веригата на свързване на електродвигателя е включено термично реле, което има контакти на управляващата верига - през тях се подава напрежение към намотката на магнитния стартер.
При термични претоварвания тези контакти се отварят, прекъсвайки захранването на бобината, което води до връщане на групата захранващи контакти в първоначалното си състояние - електродвигателят е изключен.
Просто и по надежден начинзащитата на електродвигателя срещу прекъсване на фазата ще бъде добавянето на допълнителен магнитен стартер към веригата за неговото свързване:
Включването на прекъсвача 1 затваря захранващата верига на бобината на магнитния стартер 2 (работното напрежение на тази намотка трябва да бъде ~ 380 V) и затваря захранващите контакти 3 на този стартер, през които (използва се само един контакт ) захранването се подава към бобината на магнитния стартер 4.
Чрез включване на бутона "Старт" 6 чрез бутона "Стоп" 8, захранващата верига на бобината 4 на втория магнитен стартер се затваря (работното му напрежение може да бъде 380 или 220 V), неговите захранващи контакти 5 са затворени и напрежението се подава към двигателя.
Когато бутонът "Старт" 6 бъде освободен, напрежението от захранващите контакти 3 ще премине през нормално отворения блоков контакт 7, осигурявайки непрекъснатостта на захранващата верига на намотката на магнитния стартер.
Както се вижда от тази схема за защита на двигателя, ако по някаква причина една от фазите липсва, напрежението няма да бъде подадено към двигателя, което ще го предпази от термични претоварвания и преждевременна повреда.
Мек старт на електродвигатели
Животът на електротехник. Трифазна защита на двигателя.
Защита от претоварване на двигателя
Защита на електродвигатели.
Видове повреди и необичайни режими на работа на ЕД.
Повреда на електрически двигатели.В намотките на електродвигателите могат да възникнат земни съединения на една фаза на статора, къси съединения между завои и многофазни къси съединения. Заземителни и многофазни повреди също могат да възникнат при проводници на двигателя, кабели, съединители и фунии. Късите съединения в електродвигателите са придружени от преминаване на големи токове, които разрушават изолацията и медта на намотките, стоманата на ротора и статора. За защита на електродвигателите от многофазни къси съединения има токова прекъсване или надлъжна диференциална защита, действаща при изключване.
Еднофазните земни съединения в статорните намотки на електродвигатели с напрежение 3-10 kV са по-малко опасни от късото съединение, тъй като са придружени от преминаване на токове от 5-20 A, определени от капацитивния ток на мрежа. Като се има предвид относително ниската цена на електродвигатели с мощност по-малка от 2000 kW, защитата срещу земни повреди е инсталирана върху тях при земен ток над 10 A, а на електродвигатели с мощност над 2000 kW - при ток на земно съединение над 5 A, защитата действа при изключване.
Не е инсталирана защита срещу вериги на завои на електрически двигатели. Елиминирането на повреда от този тип се извършва чрез друга защита на електродвигателите, тъй като повредите на завоя в повечето случаи са придружени от земна повреда или преминават в многофазно късо съединение.
Електродвигателите с напрежение до 600 V са защитени от къси съединения от всякакъв вид (включително монофазни) с помощта на предпазители или високоскоростни електромагнитни освобождаващи прекъсвачи.
Ненормални режими на работа.Основният тип неправилна работа на електродвигателите е тяхното претоварване с токове, по-големи от номиналния. Допустимо време на претоварване на електродвигателите, С, се определя от следния израз:
Ориз. 6.1. Зависимост на тока на електродвигателя от скоростта на ротора.
където к - кратността на тока на електродвигателя спрямо номиналния; А -коефициент в зависимост от типа и версията на електродвигателя: А == 250 - за затворени електрически двигатели с голяма маса и размери, А = 150 - за отворени електродвигатели.
Претоварване на електродвигателите може да възникне поради претоварване на механизма (например блокиране на мелница или трошачка с въглища, запушване на вентилатор или парчета шлака в помпата за отстраняване на пепел и др.) и неговата неизправност (например повреда към лагери и др.). Токове, значително надвишаващи номиналните, преминават по време на стартиране и самостартиране на електродвигатели. Това се дължи на намаляване на съпротивлението на електродвигателя с намаляване на неговата скорост. Зависимост на тока на двигателя аз от честотата на въртене П при постоянно напрежение на клемите му е показано на фиг. 6.1. Токът е от най-голямо значение, когато роторът на електродвигателя е в покой; този ток, наречен стартов ток, е няколко пъти по-висок от номиналната стойност на тока на електродвигателя. Защитата от претоварване може да действа по сигнал, като разтоварва машината или изключва електродвигател. След изключване на късото съединение напрежението на клемите на електродвигателя се възстановява и честотата на неговото въртене започва да се увеличава. В този случай през намотките на електродвигателя преминават големи токове, чиито стойности се определят от скоростта на въртене на електродвигателя и напрежението на неговите клеми. Намаляването на скоростта само с 10-25% води до намаляване на съпротивлението на електродвигателя до минимална стойност, съответстваща на началния ток. Възстановяването на нормалната работа на електродвигателя след изключване на късото съединение се нарича самостартиране, а токовете, преминаващи през него, се наричат самостартиращи токове.
При всички асинхронни електродвигатели самостартирането може да се извърши без риск от повреда и следователно тяхната защита трябва да бъде изключена от режима на самостартиране. Непрекъсваемата работа на топлоелектрическите централи зависи от възможността и продължителността на самозапускане на асинхронни електродвигатели на основните механизми за собствени нужди. Ако поради голям спад на напрежението е невъзможно да се осигури самостоятелно стартиране на всички работещи електродвигатели, някои от тях трябва да бъдат изключени. За това се използва специална защита от ниско напрежение, която изключва неотговорните електродвигатели, когато напрежението на техните клеми падне до 60-70% от номиналното. В случай на прекъсване на една от фазите на намотката на статора, електродвигателят продължава да работи. В този случай скоростта на ротора намалява леко, а намотките на двете неповредени фази се претоварват с ток 1,5-2 пъти по-висок от номиналния. Защитата на двигателя срещу двуфазна работа се използва само при двигатели, защитени с предпазители, ако двуфазната работа би повредила двигателя.
В мощни топлоелектрически централи двускоростните асинхронни електродвигатели с напрежение 6 kV се използват широко като задвижване на димоотводи, вентилатори и циркулационни помпи. Тези електродвигатели са направени с две независими статорни намотки, всяка от които е свързана чрез отделен превключвател, като и двете статорни намотки не могат да се включват едновременно, за което в управляващите вериги е предвидена специална блокировка. Използването на такива електродвигатели ви позволява да пестите енергия, като променяте скоростта им в зависимост от натоварването на уреда. Тези двигатели са оборудвани с два комплекта релейна защита.
При работа се използват и електрически задвижващи вериги, осигуряващи въртене на механизъм (например топкова мелница) от два сдвоени електрически двигателя, които са свързани към един ключ. В този случай всички защити са общи и за двата електродвигателя, с изключение на токова защита с нулева последователност, която е предвидена за всеки електродвигател и се изпълнява с помощта на токови релета, свързани към CT с нулева последователност, инсталиран на всеки кабел.
Защита на асинхронни ЕМ от междуфазни къси съединения, претоварвания и земни повреди.
За защита срещу многофазни къси съединения на електродвигатели до 5000 kW обикновено се използва максималното прекъсване на тока. Най-простото прекъсване на свръхток може да се извърши с директно действащи релета, вградени в задвижването на прекъсвача. При индиректно реле една от двете схеми за свързване на CT и релето, показани на фиг. 6.2 и 6.3. Изключването се извършва с независими токови релета. Използването на токови релета със зависима характеристика (фиг. 6-3) дава възможност да се осигури защита срещу късо съединение и претоварване с помощта на същите релета. Работният ток на прекъсване се избира според следния израз:
където к cx е коефициентът на веригата, равен на 1 за веригата на фиг. 6.3 и v3 за веригата на фиг. 6.2; аз старт - пусков ток на електродвигателя.
Ако токът на улавяне на релето е денастроен от тока на пускане, прекъсването обикновено е надеждно денастроено и отток, който електродвигателят изпраща към секцията с външно късо съединение.
Познаване на номиналния ток на електродвигателя аз ном и честота на пусков ток к n, посочени в каталозите, можете да изчислите началния ток, като използвате следния израз:
Ориз. 6.2 Верига за защита на двигателя с прекъсване на свръхток с едно моментно реле за свръхток: а- токови вериги, б- работни вериги за постоянен ток
Както може да се види от осцилограмата, показана на фиг. 6.4, който показва стартовия ток на електродвигателя на захранващата помпа, в първия момент на стартиране се появява краткотраен пик на тока на намагнитване, който надвишава стартовия ток на електродвигателя. За да се отклони от този пик, работният ток на прекъсване се избира, като се вземе предвид коефициента на безопасност: к н =1,8 за релета тип RT-40, действащи чрез междинно реле; к n = 2 за релета от тип IT-82, IT-84 (RT-82, RT-84), както и за релета с директно действие.
Ориз. 6.3. Защитна верига на електродвигателя срещу късо съединение и претоварване с две релета RT-84: а- токови вериги, б- работни вериги за постоянен ток.
т
Ориз. 6 4. Осцилограма на пусковия ток на електродвигателя.
прекъсването на тока на електродвигатели до 2000 kW трябва да се извършва, като правило, според най-простата и евтина схема с едно реле (виж фиг. 6.2). Недостатъкът на тази схема обаче е по-ниската й чувствителност в сравнение с изрязването, направено съгласно схемата на фиг. 6.3, към двуфазно късо съединение между една от фазите, на които е инсталиран CT, и фазата без CT. Такъв е случаят, тъй като токът на изключване на изключване, направено по еднорелейната верига, съгласно (6.1), е v3 пъти по-висок, отколкото в двурелената верига. Следователно при електродвигатели с мощност 2000-5000 kW прекъсването на тока за повишаване на чувствителността се извършва от две реле. Двурелейна прекъсваща верига трябва да се използва и при електродвигатели с мощност до 2000 kW, ако коефициентът на чувствителност на верига с едно реле при двуфазно късо съединение на клемите на двигателя е по-малък от два.
На електродвигатели с мощност 5000 kW и повече е инсталирана надлъжна диференциална защита, която осигурява по-висока чувствителност към късо съединение на клемите и в намотките на електродвигателите. Тази защита се осъществява в двуфазна или трифазна версия с реле от типа RNT-565 (подобно на защитата на генераторите). Препоръчително е да вземете работния ток 2 аз ном.
Тъй като защитата в двуфазна версия не реагира на двойни земни съединения, едно от които възниква в намотката на двигателя на фаза V , в който няма CT, допълнително е инсталирана специална защита срещу двойно късо съединение без забавяне във времето.
ЗАЩИТА ОТ ПРЕПОРЯВАНЕ
Защитата от претоварване се монтира само на електродвигатели, подложени на технологични претоварвания (вентилатори на мелници, димоуловители, мелници, трошачки, драгажни помпи и др.), като правило, с ефект върху сигнал или разтоварване на механизма. Така, например, на електрически двигатели на минни мелници, защитата може да действа, за да изключи електрическия двигател на механизма, доставящ въглища, като по този начин предотвратява блокирането на мелницата с въглища.
Защитата от претоварване трябва да изключва електродвигателя, на който е монтиран, само ако причината за претоварването не може да бъде отстранена без спиране на електродвигателя. Използването на защита от претоварване с изключване също е препоръчително при безпилотни инсталации.
Работният ток на защитата от претоварване се приема равен на:
където к n = 1,1-1,2.
В този случай релетата за защита от претоварване ще могат да работят от пусковия ток, следователно времето за закъснение на защитата се взема 10-20 s в зависимост от условието за денастройка от стартовото време на електродвигателя. Защитата от претоварване се осъществява с помощта на индуктивен елемент на релето IT-80 (RT-80) (виж фиг. 6.3). Ако електродвигателят трябва да бъде изключен по време на претоварване, в защитната верига се използват релета от типа IT-82 (RT-82). При електрически двигатели, чиято защита срещу претоварване не трябва да действа при изключване, е препоръчително да се използва реле с две двойки контакти от типа IT-84 (RT-84), осигуряващо отделно действие на изключване и индукция елемент.
За редица електродвигатели (димоотвеждащи, вентилатори, мелници), чието време на оборот е 30-35 s, веригата за защита от претоварване с релето RT-84 се допълва с реле за време тип EV-144, който влиза в сила след затваряне на текущия контакт на релето. В този случай времето за закъснение на защитата може да се увеличи до 36 s. V Напоследъкза защита от претоварване на спомагателни електродвигатели се използва защитна верига с едно токово реле тип RT-40 и едно реле за време от тип EV-144, а за електродвигатели с време за стартиране повече от 20 s - време реле от типа VL-34 (със скала от 1-100 s).
Защита от ниско напрежение.
След изключване на късото съединение настъпва самостартиране на електродвигателите, свързани към секцията или шинната система, на която по време на късото съединение е имало намаляване на напрежението. През захранващите линии (или трансформатори) за собствени нужди преминават самостартиращи се токове, няколко пъти по-високи от номиналните. В резултат на това напрежението на автобусите за спомагателни нужди и следователно на електрическите двигатели намалява толкова много, че въртящият момент на вала на електродвигателя може да бъде недостатъчен за неговото обръщане. Самостартирането на електродвигателите може да не се случи, ако напрежението на шината е под 55-65% аз ном. За да се осигури самостоятелно стартиране на най-критичните електродвигатели, е инсталирана защита от ниско напрежение, която изключва некритичните електродвигатели, чието отсъствие за известно време няма да повлияе на производствения процес. В същото време общият ток на самозапускане намалява и напрежението на спомагателните шини се увеличава, поради което се осигурява самостартиране на критични електродвигатели.
В някои случаи, в случай на продължително прекъсване на напрежението, защитата от ниско напрежение изключва и критичните електродвигатели. Това е необходимо по-специално за стартиране на веригата ATS на електрически двигатели, както и за производствената технология. Така например, в случай, че всички димоуловители спрат, е необходимо да изключите мелницата и вентилаторите за издухване и подаващите прах; при спиране на продухващи вентилатори - мелнични вентилатори и прахоподаватели. Изключването на критични електродвигатели чрез защита от понижено напрежение се извършва и в случаите, когато тяхното самостоятелно стартиране е неприемливо от съображения за безопасност или поради опасност от повреда на задвижваните механизми.
Най-простата защита от понижено напрежение може да се осъществи с едно реле за напрежение, свързано към напрежението фаза-фаза. Такова изпълнение на защита обаче е ненадеждно, тъй като в случай на прекъсване на веригите на напрежението е възможно фалшиво изключване на електродвигателите. Следователно схема за защита с едно реле се използва само при използване на реле с директно действие.За предотвратяване на фалшива работа на защитата в случай на повреда на веригата на напрежението, се използват специални комутационни вериги на реле за напрежение. Една от тези схеми за четири електродвигателя, разработена в Тяжпромелектропроект, е показана на фиг. 6.5. Директно реле за ниско напрежение KVT1-KVT4включени за междуфазни напрежения аби пр. н. е.За да се повиши надеждността на защитата, тези релета се захранват отделно от устройства и измервателни уреди, които са свързани към вериги на напрежение чрез трифазен прекъсвач SF3с моментално електромагнитно освобождаване (използват се две фази на прекъсвача).
Фаза Vверигите на напрежението не са заземени тъпо, а чрез прекъсващ предпазител FV,което елиминира възможността за еднофазно късо съединение във веригите на напрежението и също така повишава надеждността на защитата. Във фаза Азащита монтиран монофазен прекъсвач SFIс електромагнитно мигновено освобождаване и във фаза С -прекъсвач със забавено термично освобождаване. Между фазите Аи Се включен кондензатор C с капацитет около 30 μF, чиято цел е посочена по-долу.
Ориз. 6 5. Верига за защита от ниско напрежение с реле с директно действие, тип RNV
В случай на повреда във веригите на напрежението, разглежданата защита ще се държи по следния начин. Късо съединение на една от фазите към земята, както е отбелязано по-горе, не води до изключване на прекъсвачите, тъй като веригите на напрежението нямат твърда маса. С двуфазно късо съединение на фази Vи Ссамо прекъсвачът ще се задейства SF2фази С. Реле за напрежение KVT1и KVT2остават свързани към нормалното напрежение и следователно не стартират. Реле KVT3и KVT4,задейства се от късо съединение във веригите на напрежението, след отваряне на прекъсвача SF2ще се изтегли отново, тъй като те ще бъдат захранвани от фазата Апрез кондензатор С.С фази на късо съединение АБили ACпрекъсвачът ще се задейства SF1,във фаза А.След изключване на релето за късо съединение KVT1и KVT2ще издърпа отново под действието на напрежението от фазата С,идващ през кондензатор C. Реле KVT3и KVT4не иска да тръгне. Релетата ще се държат по подобен начин в случай на повреда на фазата Аи С. По този начин разглежданата защитна верига не работи погрешно с най-вероятните повреди на веригите на напрежението. Фалшива работа на защитата е възможна само в случай на невероятна повреда на веригите на напрежението - трифазно късо съединение или когато прекъсвачите са изключени SF1и SF2.Сигнализацията за повреда на веригата на напрежението се извършва чрез релейни контакти KV1.1, KV2.1, KV3.1и контакти на прекъсвачи SF1.1, SF2.1, SF3.1.
При инсталации с постоянен работен ток защитата от понижено напрежение се изпълнява за всяка секция от допълнителните шини съгласно схемата, показана на фиг. 6.6. Верига на релето за време KT1,действащи за изключване на неотговорни електродвигатели, контактите на три релета за минимално напрежение са свързани последователно KV1.Благодарение на това включване на релето се предотвратява фалшивата работа на защитата при изгорял предпазител във веригите на трансформатора на напрежение. Напрежение на задействане на релето KV1прието около 70% У ном.
Ориз. 6.6. Верига за защита от ниско напрежение при постоянен работен ток: а- вериги за променливо напрежение; б- оперативни вериги аз-за изключване на неподходящи двигатели; II- за изключване на критични двигатели.
Закъснението на времето за защита за изключване на некритични електродвигатели се отклонява от прекъсванията на електродвигателите и се задава равно на 0,5-1,5 s. Времето за закъснение за изключване на критични електродвигатели се приема 10-15 s, така че защитата да не действа при спирането им при спад на напрежението, причинен от късо съединение и самозапускане на електродвигатели. Както показва експлоатационният опит, в редица случаи самостартирането на електродвигателите продължава 20-25 s с намаляване на напрежението на автобусите на спомагателните нужди до 60-70% У ном . В този случай, ако не се вземат допълнителни мерки, защитата от ниско напрежение (реле KV1),с настройка на вдигане (0,6-0,7) У ном , може да модифицира и изключва критични електрически двигатели. За да предотвратите това в бобината на релето за синхронизация KT2,действайки при изключване на критични електродвигатели, контактът се включва KV2.1четвърто реле за напрежение KV2.Това реле за понижаване на напрежението има настройка на пикап от порядъка на (0,4-0,5) У nom и надеждно се връща по време на самостоятелно стартиране. Реле KV2ще поддържа контакта си затворен за дълго време само когато напрежението е напълно премахнато от спомагателните шини. В случаите, когато продължителността на самозапускането е по-малка от времето закъснение на релето KT2,реле KV2не е инсталирано.
Напоследък електроцентралите използват различна схема за защита, показана на фиг. 6.7. Тази схема използва три стартови релета: реле за напрежение с отрицателна последователност KV1тип RNF-1M и реле за ниско напрежение KV2и KV3тип РН-54/160.
Ориз. 6.7. Верига за защита от ниско напрежение с реле за напрежение с положителна последователност: а- вериги за напрежение; б- оперативни вериги
При нормална работа, когато междуфазните напрежения са симетрични, нормално отвореният контакт KV1.1във веригата на намотката на релето за време CT1и KT2затворен, и затварянето KV1.2отворен в сигналната верига. NC релейни контакти K.V2.1и KV3.1в същото време са отворени. С намаляване на напрежението на всички фази, контактът KV1.1ще остане затворен и ще действа на свой ред: първият етап на защита от ниско напрежение, който се осъществява с помощта на реле KV2(настройка на вдигане 0.7 У nom) и KT1;вторият - с помощта на реле KV3(настройка на вдигане 0.5 У nom) и KT2.В случай на нарушение на една или две фази на веригите на напрежението, релето се активира KV1,чийто затварящ контакт KV1.2подава се сигнал за неизправност на веригите на напрежението. Когато се задейства всяка степен на защита, към шините се подава плюс SHMN1и SHMN2съответно откъде идва на веригата за изключване на електродвигатели. Защитното действие се сигнализира от индикаторни релета KN1и KH2,с успоредни намотки.
Вероятно всеки знае, че различни устройства работят на базата на електрически двигатели. Но за каква защита на електродвигателите е необходима, само малка част от потребителите са наясно. Оказва се, че те могат да се счупят в резултат на различни непредвидени ситуации.
Използват се висококачествени защитни устройства, за да се избегнат проблеми с високи разходи за ремонт, неприятни престои и допълнителни материални загуби. След това ще разберем тяхното устройство и възможности.
Как се създава защитата на двигателя?
Постепенно ще разгледаме основните устройства за защита на двигателя и характеристиките на тяхната работа. Но сега нека поговорим за три нива на защита:
- Версия за външна защита за защита от късо съединение. Обикновено се отнася до различни видове или се представя под формата на реле. Те имат официален статут и се изисква да бъдат инсталирани в съответствие със стандартите за безопасност на територията на Руската федерация.
- Външната версия на защитата от претоварване на двигателя помага за предотвратяване на опасни повреди или критични повреди в процеса.
- Вграденият тип защита ще спести в случай на забележимо прегряване. И това ще предпази от критични повреди или повреди по време на работа. В този случай са необходими превключватели от външен тип; понякога се използва реле за нулиране.
Какво причинява повреда на електрическия двигател?
По време на работа понякога се появяват непредвидени ситуации, които спират работата на двигателя. Поради това се препоръчва предварително да се осигури надеждна защита на двигателя.
Можете да видите снимката на различни видове защита на двигателя, за да добиете представа как изглежда.
Помислете за случаите на повреда на електрически двигатели, при които сериозни повреди могат да бъдат избегнати с помощта на защита:
- Недостатъчно ниво на електрическо захранване;
- Високо ниво на захранване на напрежението;
- Бърза промяна в честотата на подаване на ток;
- Неправилен монтаж на електродвигателя или съхранение на основните му елементи;
- Повишаване на температурата и превишаване на допустимата стойност;
- Недостатъчно охлаждане;
- Повишено ниво на температура заобикаляща среда;
- Намалено барометрично налягане, ако двигателят работи на повишена надморска височина в зависимост от морското равнище;
- Повишена температура на работния флуид;
- Неприемлив вискозитет на работния флуид;
- Двигателят често се изключва и включва;
- Блокиране на ротора;
- Неочаквано прекъсване на фазата.
За да може защитата от претоварване на електродвигателите да се справи с изброените проблеми и да може да защити основните елементи на устройството, е необходимо да се използва опцията, базирана на автоматично изключване.
За това често се използва стопяем вариант на предпазителя, тъй като е прост и може да изпълнява много функции:
Версията с предпазител-превключвател е представена от авариен превключвател и предпазител, свързан на базата на общ корпус. Превключвателят ви позволява да отваряте или затваряте мрежата с помощта на механичен метод, а предпазителят създава висококачествена защита на двигателя въз основа на въздействието на електрическия ток. Превключвателят обаче се използва главно за процеса обслужванекогато е необходимо да се спре прехвърлянето на ток.
Топимите варианти на предпазители, базирани на бързодействащи, се считат за отлични предпазители от късо съединение. Но кратките претоварвания могат да доведат до счупване на предпазители от този тип. Поради това се препоръчва използването им въз основа на ефекта на леко преходно напрежение.
Предпазителите, базирани на закъснение, са в състояние да предпазят от претоварване или различни къси съединения. Обикновено те са в състояние да издържат на 5-кратно увеличение на напрежението за 10-15 секунди.
Важно: Автоматичните версии на прекъсвачите се различават по нивото на тока за работа. Поради това е по-добре да използвате прекъсвач, способен да издържи максималния ток в случай на късо съединение на базата на тази система.
Термично реле
V различни устройстватермично реле се използва за защита на двигателя от претоварване под въздействието на ток или прегряване на работните елементи. Създава се с помощта на метални пластини, които имат различни коефициенти на разширение под въздействието на топлина. Обикновено се предлага в комбинация с магнитни стартери и автоматична защита.
Автоматична защита на двигателя
Защитните прекъсвачи на двигателя помагат да се предпази намотката от късо съединение, да се предпази от натоварване или счупване на някоя от фазите. Те винаги се използват като първа линия на защита в електрозахранващата мрежа на двигателя. След това се използва магнитен стартер, ако е необходимо, той се допълва с термично реле.
Какви са критериите за избор на подходяща машина:
- Необходимо е да се вземе предвид големината на работния ток на електродвигателя;
- Броят на използваните намотки;
- Способността на машината да се справи с тока в резултат на късо съединение. Стандартните версии работят до 6 kA, а най-добрите до 50 kA. Струва си да се вземе предвид скоростта на реакция за селективни по-малко от 1 секунда, нормални по-малко от 0,1 секунди, високоскоростни около 0,005 секунди;
- Размери, тъй като повечето от машините могат да бъдат свързани с шина на базата на фиксиран тип;
- Тип освобождаване на веригата - обикновено се използва термичен или електромагнитен метод.
Универсални защитни блокове
Различни универсални модули за защита на двигателя помагат за защитата на двигателя чрез прекъсване на напрежението или блокиране на възможността за стартиране.
Те работят в такива случаи:
- Проблеми с напрежението, характеризиращи се с пренапрежения в мрежата, прекъсвания на фазите, нарушение на въртенето или залепване на фазите, дисбаланс на фазата или линейното напрежение;
- механично задръстване;
- Липса на въртящ момент за ED вала;
- опасни експлоатационни характеристикиизолация на тялото;
- Ако възникне земно съединение.
Въпреки че защитата от ниско напрежение може да бъде организирана по други начини, ние разгледахме основните. Сега имате представа защо е необходимо да защитите електрическия двигател и как това се прави с различни методи.
Снимка за защита на двигателя
Анализът на режимите на работа на асинхронния двигател показва, че в промишлени условия може да има различни аварийни ситуации, които водят до различни последици за двигателя. Защитното оборудване не притежава достатъчно гъвкавост, за да изключи двигателя във всички случаи, независимо от причината и естеството на аварийния режим, в случай на опасна ситуация за него. Всеки авариен режим има свои собствени характеристики. Използваните в момента защитни устройства имат недостатъци и предимства, които се проявяват при определени условия. Трябва да се вземе предвид и икономическата страна на въпроса. Изборът на защитно оборудване трябва да се основава на технико-икономическо изчисление, при което е необходимо да се вземе предвид цената на самото защитно устройство, цената на неговата работа, размера на щетите, причинени от авария на двигателя. Трябва да се има предвид, че надеждността на защитното действие зависи и от характеристиките на работната машина и нейния режим на работа. Температурната защита е най-универсалната. Но той е по-скъп от другите средства за защита и по-сложен в дизайна. Следователно използването му е оправдано в случаите, когато други видове защита или не могат да осигурят надеждна работа, или защитената инсталация налага повишени изисквания към надеждността на защитното действие, например поради големи повреди при двигателна авария.
Типът на защитното устройство трябва да бъде избран при проектирането на технологичен блок, като се вземат предвид всички характеристики на неговата работа. Обслужващият персонал трябва да получи пълен необходимото оборудване. Въпреки това, в някои случаи, при преобразуване или възстановяване на технологична линия
оперативният персонал трябва сам да реши какъв тип защита е подходящо да приложи в конкретен случай. За да направите това, е необходимо да анализирате възможните аварийни режими на инсталацията и да изберете необходимото защитно устройство. В тази брошура няма да навлизаме в подробности как да изберем защита от претоварване на двигателя. Ще се ограничим само до някои общи препоръки, които могат да бъдат полезни за обслужващия персонал на селските електрически инсталации.
На първо място е необходимо да се установят аварийни режими, характерни за дадената инсталация. Някои от тях са възможни във всички инсталации, докато други само в някои. Претоварванията със загуба на фаза са независими от задвижваната машина и могат да възникнат във всички инсталации. Термичните релета и вградената температурна защита изпълняват защитните функции доста задоволително в този тип авариен режим. Използването на специална защита от загуба на фаза в допълнение към защитата от претоварване трябва да бъде оправдано. В повечето случаи не се изисква. Термичните релета и температурната защита са достатъчни. Необходимо е системно да се проверява състоянието им и да се регулира. Само в случаите, когато повреда на двигателя може да доведе до големи щети, можете да използвате специална защита от претоварване при загуба на фаза.
Термичните релета не са достатъчно ефективни като средство за защита от претоварвания с редуващи се (с големи колебания в натоварванията), с периодични и краткотрайни режими на работа. В тези случаи вградената температурна защита е по-ефективна. В случай на тежки стартиращи машини трябва да се предпочита и вградена температурна защита.
От наличното разнообразие от защитни средства за асинхронен двигател широко се използват само две устройства: термични релета и вградена температурна защита. Тези две устройства се конкурират в проектирането на електрически задвижвания за селскостопански машини. За да изберете вида на защитата, се извършва технико-икономическо изчисление по метода на намалените разходи. Без да се спираме на точното изчисление според този метод, ще разгледаме прилагането на основните му разпоредби, за да изберем най-изгодната опция за защита.
Предпочитание трябва да се даде на варианта, при който ще има най-ниски разходи за закупуване, монтаж и експлоатация на въпросните устройства. В този случай трябва да се вземат предвид щетите, причинени от производството от недостатъчна надеждност на защитното действие. Разходите, намалени до една година употреба, се определят по формулата
където K е цената на двигателя и защитното устройство, включително разходите за тяхното транспортиране и монтаж;
ke - коефициент, който отчита удръжките за амортизация, обновяване на оборудването, ремонт;
E - оперативни разходи (разходи за поддръжка на защитно оборудване, консумирана електроенергия и др.);
Y е вредата, понесена от продукцията поради отказ или неправилно действие на защитата.
Размерът на щетите се състои от два термина
където Ut е технологичната повреда, причинена от повреда на двигателя (цената на непродадени или повредени продукти);
Kd - разходите за подмяна на повреден двигател и защитно устройство, включително разходите за демонтаж на старо и инсталиране на ново оборудване;
p0 е вероятността за отказ (неправилно действие) на защитата, довело до авария на двигателя.
Оперативните разходи са значително по-малки от останалите намалени разходи, така че могат да бъдат пренебрегнати при по-нататъшни изчисления. Цената на мотор с вградена защита и вградено защитно оборудване е по-висока от цената на конвенционален двигател и термично реле. Но първата от разглежданите защити е по-съвършена. Той работи ефективно в почти всички извънредни ситуации, така че щетите от неправилното му действие ще бъдат по-малки. Разходите за по-скъпа защита ще бъдат оправдани само ако щетите се намалят с повече от допълнителните разходи за по-добра защита.
Размерът на технологичните щети зависи от естеството технологичен процеси престой на оборудването. В някои случаи може да се игнорира. Това се отнася преди всичко за отделно работещи инсталации, чиито престой по време на отстраняването на аварията не оказва забележим ефект върху цялото производство. С насищането на производството със средства за механизация и електрификация се повишава нивото на изискванията за надеждност на работата на оборудването. Престоят поради неправилно функциониране на електрическото оборудване води до големи щети, а в някои случаи става неприемливо. С помощта на някои осреднени данни е възможно да се определи обхватът на икономически обоснованото приложение на по-сложни защитни устройства.
Стойността на вероятността за повреда на защитата p0 зависи от конструкцията и качеството на изработката на оборудването, както и от естеството на аварийния режим, в който може да се окаже двигателят. Както е показано по-горе, в някои аварийни режими термичните релета не осигуряват надеждно изключване на двигателя. В този случай вградената температурна защита е по-добра. Опитът от използването на тази защита показва, че стойността на вероятността от повреда на тази защита RVZ може да се приеме равна на 0,02. Това означава, че има вероятност от 100 такива устройства две да не работят, в резултат на което да възникне повреда на двигателя.
Използвайки формули (40) и (41), определяме при каква стойност на вероятността за повреда на термичните релета ptr намалените разходи ще бъдат еднакви. Това ще даде възможност да се оцени обхватът на приложение на конкретно устройство. Ако пренебрегнете оперативните разходи, можете да пишете
където индексите zz и tr означават съответно вградена защита и термично реле. От тук получаваме
За да представите реда на необходимото ниво на надеждност на работата на термичното реле, разгледайте пример.
Нека определим максимално допустимата стойност на ptr на термичното реле TRN-10 с биметални елементи в комплект с двигателя A02-42-4SX, като сравним с приложението на двигателя A02-42-4SKHTZ с вградена UVTZ температурна защита, за което вземаме pvz = 0,02. Технологичните щети се приемат за нулеви. Цената на мотор с термично реле, включително разходите за транспорт и монтаж, е 116 рубли, а за опцията с UVTZ защита - 151 рубли. Цената за подмяна на неуспешен двигател A02-42-4CX и термично реле TRN-10, като се вземат предвид разходите за демонтаж на старото оборудване и инсталиране на ново оборудване, е 131 рубли, а за опцията със защита от UVTZ - 170 рубли. В съответствие със съществуващите стандарти приемаме ke = 0,32. След заместване на тези данни в уравнение (43), получаваме
Получените стойности характеризират допустимите вероятности за повреда, над които използването на термични релета е икономически неизгодно. Подобни цифри се получават и за други двигатели с ниска мощност. За да се определи осъществимостта на използването на разглежданите средства за защита, е необходимо да се сравнят допустимите вероятности за отказ с действителните.
Липсата на достатъчно данни за действителните стойности не ни позволява точно да определим областта на ефективно приложение на разглежданите защитни устройствачрез директно използване на посочения метод на технико-икономическо изчисление. Въпреки това, използвайки резултатите от анализа на режимите на работа на асинхронния двигател и защитните устройства, както и някои данни, които косвено характеризират показателите за необходимата надеждност, е възможно да се очертаят областите на предпочитано използване на един или друг тип на защитно устройство.
Действителното ниво на надеждност на действието на защитата зависи не само от принципа на нейното действие и качеството на производството на оборудването, но и от нивото на работа на електрическото оборудване. Там, където е установена поддръжка на електрическо оборудване, въпреки някои от недостатъците на термичните релета, процентът на аварии на електродвигателите е нисък. Практиката на напредналите стопанства показва, че с добре установена поддръжкаелектрически инсталации, годишният процент на отказ на електродвигатели, защитени с термични релета, може да бъде намален до 5% или по-малко.
Трябва обаче да се отбележи, че това заключение е валидно само при разглеждане на общата картина. Когато се вземат предвид някои специфични условия, трябва да се даде предпочитание на други защитни устройства. Въз основа на анализа на режимите на работа на електрическото задвижване е възможно да се посочат редица инсталации, за които вероятността от повреда на термичните релета ще бъде висока поради недостатъците на техния принцип на работа.
1. Електрически задвижвания на машини с рязко променливо натоварване (фумомелачки, трошачки, пневмотранспортьори за товарене на силажна маса и др.). При големи колебания на натоварването термичните релета не могат да "симулират" термичното състояние на двигателя, така че действителната степен на отказ на термичните релета в такива инсталации ще бъде висока.
2. Електродвигатели, работещи по схемата "делта". Тяхната особеност се крие във факта, че когато една от фазите на захранващата линия е счупена, токът в останалите линейни проводници и фази не се увеличава по същия начин. В най-натоварената фаза токът нараства по-бързо, отколкото в линейните проводници.
3. Електрически двигатели на инсталации, работещи при повишена честота на аварийни ситуации, водещи до спиране на двигателя (например транспортьори за тор).
4. Електродвигатели на инсталации, чийто престой причинява големи технологични повреди.
За да се избегнат неочаквани повреди, скъпи ремонти и последващи загуби поради престой на двигателя, е много важно да се оборудва двигателят със защитно устройство.
Защитата на двигателя има три нива:
Външна защита от късо съединение на инсталацията . Външните защитни устройства обикновено са предпазители различни видовеили реле за защита от късо съединение. Защитните устройства от този тип са задължителни и официално одобрени, монтирани са в съответствие с правилата за безопасност.
Външна защита от претоварване , т.е. защита срещу претоварване на двигателя на помпата и следователно предотвратяване на повреда и неизправност на електродвигателя. Това е защита от свръхток.
Вградена защита на двигателя със защита от прегряване за да избегнете повреда и неизправност на електродвигателя. Вграденото защитно устройство винаги изисква външен превключвател, а някои видове вградена защита на двигателя дори изискват реле за претоварване.
Възможни условия за повреда на двигателя
По време на работа може да има различни неизправности. Ето защо е много важно да се предвиди възможността за повреда и причините за нея предварително и да се предпази двигателят възможно най-добре. По-долу е даден списък на неизправности, при които може да се избегне повреда на двигателя:
Лошо качество на захранването:
Високо напрежение
Под напрежение
Небалансирано напрежение/ток (пренапрежения)
Промяна на честотата
Неправилна инсталация, нарушаване на условията за съхранение или неизправност на самия електродвигател
Постепенно повишаване на температурата и надхвърляне на допустимата граница:
Недостатъчно охлаждане
Висока температура на околната среда
Намалено атмосферно налягане (работа на голяма надморска височина)
Висока температура на течността
Твърде висок вискозитет на работния флуид
Често включване/изключване на електродвигателя
Твърде голям момент на инерция на товара (различен за всяка помпа)
Рязко повишаване на температурата:
Заключен ротор
Загуба на фаза
За да се защити мрежата от претоварвания и къси съединения, когато възникне някое от горните условия на повреда, е необходимо да се определи кое мрежово защитно устройство ще се използва. Той трябва автоматично да изключи захранването от електрическата мрежа. Предпазителят е най-простото устройство, което има две функции. По правило предпазителите са свързани помежду си с помощта на авариен превключвател, който може да изключи двигателя от електрическата мрежа. На следващите страници ще разгледаме три вида предпазители по отношение на техния принцип на работа и тяхното приложение: превключвател на предпазители, бързодействащи предпазители и предпазители с забавяне на времето.
Превключвателят на предпазителя е авариен ключ и предпазител, комбинирани в един корпус. Прекъсвачът може да се използва за отваряне и затваряне на веригата ръчно, докато предпазителят предпазва двигателя от свръхток. Превключвателите обикновено се използват във връзка със сервизни дейности, когато е необходимо да се прекъсне захранването.
Аварийният превключвател има отделен капак. Това покритие предпазва персонала от случаен контакт с него електрически клемии също така предпазва превключвателя от окисляване. Някои EPO имат вградени предпазители, други се доставят без вградени предпазители и са оборудвани само с превключвател.
Устройството за защита от свръхток (предпазител) трябва да прави разлика между свръхток и късо съединение. Например, незначителни краткосрочни свръхтокове са напълно приемливи. Но с по-нататъшно увеличаване на тока, защитното устройство трябва да се задейства незабавно. Много е важно незабавно да се предотврати късо съединение. Прекъсвачът с предпазител е пример за устройство, използвано за защита от свръхток. Правилно оразмерените предпазители в прекъсвача ще отворят веригата в случай на свръхтокове.
Бързо изгорящи предпазители
Бързодействащите предпазители осигуряват отлична защита от късо съединение. Въпреки това, краткотрайните претоварвания, като например стартовия ток на електродвигателя, могат да причинят счупване на този тип предпазител. Следователно бързодействащите предпазители се използват най-добре в мрежи, които не са подложени на значителни преходни токове. Обикновено тези предпазители ще издържат около 500% от номиналния си ток за една четвърт от секундата. След това време вложката на предпазителя се топи и веригата се отваря. Ето защо, във вериги, в които пусковият ток често надвишава 500% от номинала на предпазителя, бързо изгорящи предпазители не се препоръчват.
Предпазители за забавяне на времето
Този тип предпазител осигурява защита както от претоварване, така и от късо съединение. Като правило те позволяват 5 пъти по-висок номинален ток за 10 секунди, а дори по-високи токове за по-кратко време. Това обикновено е достатъчно, за да поддържа мотора да работи, без да отваряте предпазителя. От друга страна, ако възникнат претоварвания, които продължават по-дълго от времето на топене на стопяемия елемент, веригата също ще се отвори.
Времето на предпазителя е времето, необходимо на предпазителя (проводника) да се стопи, за да се отвори веригата. За предпазителите времето за реакция е обратно пропорционално на текущата стойност - това означава, че колкото по-голям е свръхтокът, толкова по-кратък е периодът от време за прекъсване на веригата.
Като цяло може да се каже, че двигателите на помпата имат много кратко време за ускорение: по-малко от 1 секунда. Следователно предпазителите с забавяне на времето с номинален ток, съответстващ на тока на пълно натоварване на двигателя, са подходящи за двигатели.
Илюстрацията вдясно показва принципа на характеристиката на времето на работа на предпазителя. Абсцисата показва връзката между действителния ток и тока на пълно натоварване: ако двигателят черпи ток при пълно натоварване или по-малко, предпазителят няма да се отвори. Но когато токът е 10 пъти по-голям от тока на пълно натоварване, предпазителят ще се отвори почти мигновено (0,01 s). Времето за реакция се нанася по оста на ординатите.
По време на стартиране през асинхронния двигател протича доста голям ток. В много редки случаи това ще доведе до изключване с помощта на релета или предпазители. За да намалите стартовия ток, използвайте различни методистартиране на електродвигателя.
Какво е прекъсвач и как работи?
Прекъсвачът е устройство за защита от свръхток. Той автоматично ще отвори и затвори веригата при зададената стойност на свръхток. Ако прекъсвачът се използва в рамките на неговия работен обхват, отварянето и затварянето не му вреди. След като възникне претоварване, прекъсвачът може лесно да бъде активиран отново, като просто го нулирате.
Има два вида прекъсвачи: термични и магнитни.
Термични прекъсвачи
Термичните прекъсвачи са най-надеждният и икономичен тип защитни устройства, които са подходящи за електрически двигатели. Те могат да се справят с високите амплитуди на тока, които възникват при стартиране на двигателя и предпазват двигателя от неизправности като блокиран ротор.
Магнитни прекъсвачи
Магнитните прекъсвачи са точни, надеждни и икономични. Магнитният прекъсвач е устойчив на температурни промени, т.е. промените в температурата на околната среда не влияят на неговата граница на реакция. В сравнение с термичните прекъсвачи, магнитните прекъсвачи имат по-прецизно време за реакция. Таблицата показва характеристиките на два вида прекъсвачи.
Работен диапазон на прекъсвача
Прекъсвачите се различават по нивото на тока на изключване. Това означава, че винаги трябва да избирате прекъсвач, който може да издържи на най-високия ток на късо съединение, който може да възникне в дадена система.
Функции на релето за претоварване
Реле за претоварване:
При стартиране на електродвигателя им е позволено да издържат на временни претоварвания, без да прекъсват веригата.
Отворете веригата на двигателя, ако токът надвишава максимално допустимата стойност и има опасност от повреда на двигателя.
Задайте в начална позиция автоматично или ръчно след елиминиране на претоварването.
IEC и NEMA стандартизират класовете на изключване на реле за претоварване.
Като цяло, релетата за претоварване реагират на условия на претоварване според характеристиката на пикапа. За всеки стандарт (NEMA или IEC) продуктовите класификации определят колко време отнема на релето да се задейства при претоварване. Най-често срещаните класове са 10, 20 и 30. Числовото обозначение отразява времето, необходимо за работа на релето. Реле за претоварване от клас 10 работи за 10 секунди или по-малко при 600% пълен ток на натоварване, реле от клас 20 работи за 20 секунди или по-малко, а реле от клас 30 работи за 30 секунди или по-малко.
Наклонът на характеристиката на изключване зависи от класа на защита на двигателя. IEC двигателите обикновено са пригодени за конкретно приложение. Това означава, че релето за претоварване може да се справи с излишния ток, който е много близо до максималната производителност на релето. Клас 10 е най-често срещаният клас за IEC двигатели. Двигателите NEMA имат по-голям вътрешен кондензатор, така че клас 20 се използва по-често.
Релета от клас 10 обикновено се използват за помпени двигатели, тъй като времето за ускорение на двигателите е около 0,1-1 секунди. Много промишлени натоварвания с висока инерция изискват за работа реле от клас 20.
Предпазителите служат за защита на инсталацията от повреди, които могат да бъдат причинени от късо съединение. Следователно предпазителите трябва да са с достатъчен капацитет. По-ниските токове са изолирани с реле за претоварване. Тук номиналният ток на предпазителя не съответства на работния обхват на електродвигателя, а на тока, който може да повреди най-слабите компоненти на инсталацията. Както бе споменато по-рано, предпазителят осигурява защита от късо съединение, но не и защита от претоварване с нисък ток.
Фигурата показва най-важните параметри, които формират основата за координирана работа на предпазители в комбинация с реле за претоварване.
Много е важно предпазителят да изгори преди други части на инсталацията да бъдат термично повредени от късо съединение.
Модерни външни релета за защита на двигателя
Усъвършенстваните външни системи за защита на двигателя също осигуряват защита срещу пренапрежение, фазов дисбаланс, ограничаване на броя на включване/изключване и елиминиране на вибрациите. В допълнение, те позволяват температурите на статора и лагера да бъдат наблюдавани чрез температурен сензор (PT100), за измерване на съпротивлението на изолацията и за записване на температурата на околната среда. В допълнение към това, усъвършенстваните външни системи за защита на двигателя могат да приемат и обработват сигнала от вградената термична защита. По-нататък в тази глава ще разгледаме термичния протектор.
Релета за външна защита на двигателя са предназначени за защита на трифазни електродвигатели от опасност от повреда на двигателя за кратък или по-дълъг период на работа. В допълнение към защитата на двигателя, външното защитно реле има редица функции, които осигуряват защита на електродвигателя в различни ситуации:
Предоставя сигнал преди да възникне неизправност в резултат на целия процес
Диагностицира възникнали неизправности
Позволява ви да проверите работата на релето по време на поддръжка
Следи температурата и вибрациите в лагерите
Можете да свържете реле за претоварване към централна системауправление на сградата за непрекъснат мониторинг и оперативно отстраняване на неизправности. Ако в релето за претоварване е инсталирано външно защитно реле, има по-малко престой поради прекъсване на процеса поради повреда. Това се постига чрез бързо откриване на неизправности и избягване на повреда на двигателя.
Например, електрически двигател може да бъде защитен от:
Претоварване
Блокиране на ротора
Заглушаване
Често рестартиране
Отворена фаза
Късо към земята
Прегряване (чрез сигнал от двигателя през сензор PT100 или термистори)
Нисък ток
Предупреждение за претоварване
Настройка на външно реле за претоварване
Токът на пълно натоварване при специфичното напрежение, посочено на табелката с данни, е указанието за настройка на релето за претоварване. Тъй като в мрежите различни страниПредлагат се различни напрежения, двигателите на помпата могат да се използват както при 50Hz, така и при 60Hz в широк диапазон на напрежение. Поради тази причина обхватът на тока е посочен на табелката на двигателя. Ако знаем напрежението, можем да изчислим точния токов капацитет.
Пример за изчисление
Познавайки точното напрежение за инсталацията, можете да изчислите тока на пълно натоварване при 254/440 Y B, 60 Hz.
Данните се показват на табелката, както е показано на илюстрацията.
Изчисления за 60 Hz
Коефициентът на усилване на напрежението се определя от следните уравнения:
Изчисляване на действителния ток при пълно натоварване (I):
(Текущи стойности за връзки триъгълник и звезда при минимално напрежение)
(Текущи стойности за връзки триъгълник и звезда при максимални напрежения)
Токът на пълно натоварване вече може да се изчисли по първата формула:
Аз за "триъгълник":
Аз за "звезда":
Стойностите за тока на пълно натоварване съответстват на допустимия ток на пълно натоварване на двигателя при 254 Δ / 440 Y V, 60 Hz.
внимание : външното реле за претоварване на двигателя винаги е настроено на номиналния ток, посочен на табелката.
Въпреки това, ако двигателите са проектирани с коефициент на натоварване, който след това е посочен на табелката с данни, например 1.15, токът на зададената точка за релето за претоварване може да се увеличи с 15% в сравнение с тока на пълно натоварване или амперите на фактора на обслужване (SFA), което обикновено се посочва на табелката с имената.
Защо е необходима вградената защита на двигателя, ако двигателят вече е оборудван с реле за претоварване и предпазители? В някои случаи релето за претоварване няма да регистрира претоварването на двигателя. Например в ситуации:
Когато двигателят е затворен (недостатъчно охладен) и бавно се нагрява до опасна температура.
В висока температуразаобикаляща среда.
Когато външната защита на двигателя е настроена на твърде висок ток на изключване или е настроена неправилно.
Когато двигателят се рестартира няколко пъти за кратък период от време и стартовият ток загрява двигателя, което в крайна сметка може да го повреди.
Нивото на защита, което вътрешната защита може да осигури, е посочено в IEC 60034-11.
TP обозначение
TP означава термична защита. Съществува различни видоветермична защита, които се обозначават с TP код (TPxxx). Кодът включва:
Типът термично претоварване, за който е проектирана термичната защита (1-ва цифра)
Брой нива и вид действие (2-ра цифра)
При двигателите на помпата най-често срещаните TP обозначения са:
TP 111: Постепенна защита от претоварване
TP 211: Защита както от бързо, така и от постепенно претоварване.
Обозначаване | Техническо натоварване и неговите варианти (1-ва цифра) | Брой нива и функционална област (2-ра цифра) | |
TP 111 | Само бавно (постоянно претоварване) | 1 ниво, когато е деактивирано | |
TR 112 | |||
TP 121 | |||
TP 122 | |||
TR 211 | Бавно и бързо (постоянно претоварване, блокиране) | 1 ниво, когато е деактивирано | |
TR 212 | |||
TR 221 TR 222 | 2 нива на аларма и изключване | ||
TR 311 TR 321 | Само бързо (блокиране) | 1 ниво, когато е деактивирано | |
Показване на допустимото температурно ниво, когато двигателят е изложен на високи температури. Категория 2 позволява по-високи температури от категория 1.
Всички еднофазни двигатели на Grundfos са оборудвани със защита от свръхток и температура в съответствие с IEC 60034-11. Типът защита на двигателя TP 211 означава, че реагира както на постепенно, така и на бързо повишаване на температурата.
Нулирането на данните в устройството и връщането в изходна позиция се извършва автоматично. Трифазните двигатели на Grundfos MG от 3,0 kW са оборудвани с PTC температурен сензор като стандарт.
Тези двигатели са тествани и одобрени като двигатели TP 211, които реагират както на бавно, така и на бързо повишаване на температурата. Други електрически двигатели, използвани за помпи на Grundfos (MMG модели D и E, Siemens и др.), могат да бъдат класифицирани като TP 211, но обикновено имат защита тип TP 111.
Винаги трябва да се спазва информацията на табелката. Информация за вида на защитата за конкретен двигател може да се намери на табелката с данни - маркировка с буквата TP (термична защита) съгласно IEC 60034-11. Обикновено вътрешната защита може да бъде организирана с помощта на два вида защитни устройства: устройства за термична защита или термистори.
Устройства за термична защита, вградени в клемната кутия
Термичните протектори или термостатите използват биметален прекъсвач с дисков тип с бързо действие, за да отварят и затварят веригата, когато се достигне определена температура. Термичните протектори се наричат още "Klixons" (от Texas Instruments). Веднага щом биметалният диск достигне зададената температура, той отваря или затваря групата от контакти в свързаната управляваща верига. Термостатите са оборудвани с контакти за нормално отворен или нормално затворен режим, но едно и също устройство не може да се използва и за двата режима. Термостатите са предварително калибрирани от производителя и не могат да се променят. Дисковете са херметически затворени и са разположени на клемния блок.
Термостатът може да подава напрежение към веригата аларма- ако е нормално отворен или термостатът може да обеззахранва двигателя - ако е нормално затворен и свързан последователно с контактора. Тъй като термостатите са разположени на външната повърхност на краищата на бобината, те реагират на температурата на мястото. По отношение на трифазните електродвигатели, термостатите се считат за нестабилна защита при условия на спиране или други условия на бързи температурни промени. В еднофазните двигатели термостатите се използват за защита срещу блокиран ротор.
Термичен прекъсвач, вграден в намотките
Термичните протектори могат да бъдат вградени и в намотките, вижте илюстрацията.
Те действат като мрежов ключ както за еднофазни, така и за трифазни двигатели. При монофазни двигатели до 1,1 kW устройството за термична защита е инсталирано директно в главната верига, за да действа като устройство за защита на намотките. Klixon и Thermik са примери за термични прекъсвачи. Тези устройства се наричат още PTO (Protection Thermique a Ouverture).
Вътрешен монтаж
Монофазните двигатели използват един единствен термичен прекъсвач. При трифазните двигатели има два последователно свързани ключа, разположени между фазите на двигателя. По този начин и трите фази са в контакт с термичния превключвател. Термичните прекъсвачи могат да бъдат монтирани в края на намотките, но това води до увеличаване на времето за реакция. Превключвателите трябва да бъдат свързани към външна система за управление. Това предпазва двигателя от постепенно претоварване. За термични прекъсвачи не се изисква усилвателно реле.
Термичните превключватели НЕ ЗАЩИТАВАТ двигателя, ако роторът е заключен.
Принципът на действие на топлинния прекъсвач
Графиката вдясно показва съпротивление спрямо температура за стандартен термичен прекъсвач. Всеки производител има свои собствени характеристики. TN обикновено се намира в диапазона 150-160 ° C.
Връзка
Свързване на трифазен електродвигател с вграден термопревключвател и реле за претоварване.
TP нотация на графиката
Защита съгласно IEC 60034-11:
TP 111 (постепенно претоварване). За да се осигури защита в случай на блокиран ротор, електродвигателят трябва да бъде оборудван с реле за претоварване.
Вторият тип вътрешна защита са термистори или сензори с положителен температурен коефициент (PTC). Термисторите са вградени в намотките на електродвигателя и го предпазват от блокиран ротор, продължително претоварване и високи температури на околната среда. Термичната защита се осигурява чрез наблюдение на температурата на намотките на двигателя с помощта на PTC сензори. Ако температурата на намотките надвиши температурата на изключване, съпротивлението на сензора се променя в зависимост от промяната на температурата.
В резултат на тази промяна вътрешните релета деактивират управляващия контур на външния контактор. Електрическият двигател се охлажда и приемливата температура на намотката на електродвигателя се възстановява, съпротивлението на сензора се намалява до първоначалното ниво. В този момент контролният модул автоматично се връща в първоначалното си положение, освен ако преди това не е бил конфигуриран да нулира и ръчно повторно активира.
Ако термисторите са монтирани в краищата на самите бобини, защитата може да бъде класифицирана само като TP 111. Причината е, че термисторите нямат пълен контакт с краищата на бобината и следователно не могат да реагират толкова бързо, колкото ако са били първоначално вграден в намотката.
Термисторната система за измерване на температурата се състои от последователни сензори с положителен температурен коефициент (PTC) и твърд електронен превключвател в затворена контролна кутия. Комплектът сензори се състои от три - по един на фаза. Съпротивлението в сензора остава сравнително ниско и постоянно в широк температурен диапазон, с рязко увеличение при температурата на реакция. В такива случаи сензорът действа като твърд термичен прекъсвач и обезврежда релето за наблюдение. Релето отваря веригата за управление на целия механизъм, за да изключи защитеното оборудване. Когато температурата на намотката се възстанови до приемлива стойност, управляващият блок може да се нулира ръчно.
Всички двигатели на Grundfos от 3 kW и повече са оборудвани с термистори. Термисторната система с положителен температурен коефициент (PTC) се счита за толерантна към грешки, тъй като повреда на сензора или прекъсване на проводника на сензора създава безкрайно съпротивление и системата реагира по същия начин, както при повишаване на температурата - релето за наблюдение е изключено. заредени с енергия.
Принципът на работа на термистора
Критичните съотношения съпротивление/температура за сензорите за защита на двигателя са определени в DIN 44081 / DIN 44082.
DIN кривата показва съпротивлението в термисторните сензори спрямо температурата.
В сравнение с PTO термисторите имат следните предимства:
По-бърза реакция поради по-малък обем и тегло
По-добър контакт с намотката на двигателя
На всяка фаза са монтирани сензори
Осигурява защита, когато роторът е блокиран
TP обозначение за двигател с PTC
Защитата на двигателя TP 211 се реализира само когато PTC термисторите са напълно монтирани в краищата на намотките в завода. Защитата TP 111 се реализира само когато самостоятелна инсталацияна мястото на експлоатация. Двигателят трябва да бъде тестван и сертифициран за съответствие с маркировката TP 211. Ако двигателят с PTC термистори е защитен от TP 111, той трябва да бъде оборудван с реле за претоварване, за да се предотвратят последствията от блокиране.
Съединение
Фигурите вдясно показват диаграмите за свързване на трифазен електродвигател, оборудван с PTC термистори със задействащи устройства Siemens. За да приложите защита както срещу постепенно, така и срещу бързо претоварване, препоръчваме следните опции за свързване на двигатели, оборудвани с PTC сензори със защита TP 211 и TP 111.
Ако двигателят с термистор е обозначен с TP 111, това означава, че двигателят е защитен само срещу постепенно претоварване. За да предпази двигателя от бързо претоварване, двигателят трябва да бъде оборудван с реле за претоварване. Релето за претоварване трябва да бъде свързано последователно с PTC релето.
Двигателят TP 211 е защитен само ако PTC термисторът е напълно интегриран в намотките. Защитата TP 111 се реализира само при независимо свързване.
Термисторите са проектирани в съответствие с DIN 44082 и могат да издържат на натоварване от Umax 2,5 V DC. Всички разединителни елементи са проектирани да приемат сигнали от термистори DIN 44082, т.е. термистори на Siemens.
Забележка: Много е важно вграденото PTC устройство да е свързано последователно с релето за претоварване. Многократното повторно захранване на релето за претоварване може да доведе до изгаряне в случай на спиране на двигателя или стартиране с висока инерция. Ето защо е много важно данните за температурата и консумацията на ток на PTC устройството и релето
