Меню

Защита электродвигателя от низкого напряжения

Виды электрической защиты асинхронных электродвигателей

Двигатели трехфазного переменного тока напряжением до 500 в при мощностях от 0,05 до 350 – 400 кВт являются наиболее распространенным видом электродвигателей.

Надежная и бесперебойная работа электродвигателей обеспечивается в первую очередь надлежащим выбором их по номинальной мощности, режиму работы и форме исполнения. Не меньшее значение имеет также соблюдение необходимых требований и правил при составлении электрической схемы, выборе пускорегулирующей аппаратуры, проводов и кабелей, монтаже и эксплуатации электропривода.

Аварийные режимы работы электродвигателей

Даже для правильно спроектированных и эксплуатируемых электроприводов при их работе всегда остается вероятность появления режимов, аварийных или ненормальных для двигателя и другого электрооборудования.

К аварийным режимам относятся:

1. Короткие замыкания

  • многофазные (трех- и двухфазные) и однофазные короткие замыкания в обмотках электродвигателя;
  • многофазные короткие замыкания в выводной коробке электродвигателя и во внешней силовой цепи (в проводах и кабелях, на контактах коммутационных аппаратов, в ящиках сопротивлений);
  • короткие замыкания фазы на корпус или нулевой провод внутри двигателя или во внешней цепи — в сетях с заземленной нейтралью;
  • короткие замыкания в цепи управления;
  • короткие замыкания между витками обмотки двигателя (витковые замыкания).

Короткие замыкания являются наиболее опасными аварийными режимами в электроустановках. В большинстве случаев они возникают из-за пробоя или перекрытия изоляции. Токи короткого замыкания иногда достигают величин, в десятки и сотни раз превосходящих значения токов нормального режима, а их тепловое воздействие и динамические усилия, которым подвергаются токоведущие части, могут привести к повреждению всей электроустановки;

2. тепловые перегрузки электродвигателя из-за прохождения по его обмоткам повышенных токов:

  • при перегрузках рабочего механизма по технологическим причинам,
  • особо тяжелых условиях пуска двигателя под нагрузкой или его застопоривании,
  • длительном понижении напряжения сети,
  • выпадении одной из фаз внешней силовой цепи или обрыве провода в обмотке двигателя,
  • механических повреждениях в двигателе или рабочем механизме,
  • а также тепловые перегрузки при ухудшении условий охлаждения двигателя.

Тепловые перегрузки вызывают в первую очередь ускоренное старение и разрушение изоляции двигателя, что приводит к коротким замыканиям, т. е. к серьезной аварии и преждевременному выходу двигателя из строя.

Виды защиты асинхронных электродвигателей

Для того чтобы защитить электродвигатель от повреждений при нарушении нормальных условий работы, а также своевременно отключить неисправный двигатель от сети, предотвратив или ограничив тем самым развитие аварии, предусматриваются средства защиты.

Главным и наиболее действенным средством является электрическая защита двигателей, выполняемая в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ).

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

Защита асинхронных электродвигателей от коротких замыканий

Защита от коротких замыканий отключает двигатель при появлении в его силовой (главной) цепи или в цепи управления токов короткого замыкания.

Аппараты, осуществляющие защиту от коротких замыканий (плавкие предохранители, электромагнитные реле, автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем), действуют практически мгновенно, т. е. без выдержки времени.

Защита асинхронных электродвигателей от перегрузки

Защита от перегрузки предохраняет двигатель от недопустимого перегрева, в частности и при сравнительно небольших по величине, но продолжительных тепловых перегрузках. Защита от перегрузки должна применяться только для электродвигателей тех рабочих механизмов, у которых возможны ненормальные увеличения нагрузки при нарушениях рабочего процесса.

Аппараты защиты от перегрузки (температурные и тепловые реле, электромагнитные реле, автоматические выключатели с тепловым расцепителем или с часовым механизмом) при возникновении перегрузки отключают двигатель с определенной выдержкой времени, тем большей, чем меньше перегрузка, а в ряде случаев, при значительных перегрузках, — и мгновенно.

Защита асинхронных электродвигателей от понижения или исчезновения напряжения

Защита от понижения или исчезновения напряжения (нулевая защита) выполняется с помощью одного или нескольких электромагнитных аппаратов, действует на отключение двигателя при перерыве питания или снижении напряжения сети ниже установленного значения и предохраняет двигатель от самопроизвольного включения после ликвидации перерыва питания или восстановления нормального напряжения сети.

Специальная защита асинхронных электродвигателей от работы на двух фазах предохраняет двигатель от перегрева, а также от «опрокидывания», т. е. остановки под током вследствие снижения момента, развиваемого двигателем, при обрыве в одной из фаз главной цепи. Защита действует на отключение двигателя.

Читайте также:  Увеличение способности металла пластической деформации вызвана напряжениями

В качестве аппаратов защиты применяются как тепловые, так и электромагнитные реле. В последнем случае защита может не иметь выдержки времени.

Другие виды электрической защиты асинхронных электродвигателей

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

Электрические аппараты, применяемые для защиты электродвигателей

Аппараты электрической защиты могут осуществлять один или сразу несколько видов защит. Так, некоторые автоматические выключатели обеспечивают защиту от коротких замыканий и от перегрузки. Одни из аппаратов защиты, например плавкие предохранители, являются аппаратами однократного действия и требуют замены или перезарядки после каждого срабатывания, другие, такие как электромагнитные и тепловые реле, — аппараты многократного действия. Последние различаются по способу возврата в состояние готовности на аппараты с самовозвратом и с ручным возвратом.

Выбор вида электрической защиты асинхронных электродвигателей

Защита асинхронных электродвигателей от понижения или исчезновения напряженияВыбор того или иного вида защиты или нескольких одновременно производится в каждом конкретном слу­чае с учетом степени ответственности привода, его мощности, условий работы и порядка обслуживания (наличия или отсутствия постоянного обслуживающего персонала).

Большую пользу может принести анализ данных по аварийности электрооборудования в цехе, на строительной площадке, в мастерской и т. п., выявление наиболее часто повторяющихся нарушений нормальной работы двигателей и технологического обору­дования. Всегда следует стремиться к тому, чтобы защита была по возможности простой и надежной в эксплуатации.

Для каждого двигателя независимо от его мощности и напряжения должна быть предусмотрена защита от коротких замыканий. Здесь нужно иметь в виду следующие обстоятельства. С одной стороны, защиту нужно отстроить от пусковых и тормозных токов двигателя, которые могут в 5—10 раз превышать его номинальный ток. С другой стороны, в ряде случаев коротких замыканий, например при витковых замыканиях, замыканиях между фазами вблизи от нулевой точки статорной обмотки, замыканиях на корпус внутри двигателя и т. п., защита должна срабатывать при токах, меньших пускового тока.

Одновременное выполнение этих противоречивых требований с помощью простых и дешевых средств защиты представляет большие трудности. Поэтому система защиты низковольтных асинхронных двигателей строится при сознательном допущении, что при некоторых отмеченных выше повреждениях в двигателе последний отключается защитой не сразу, а лишь в процессе развития этих повреждений, после того как значительно возрастет ток, потребляемый двигателем из сети.

Одно из важнейших требований к устройствам защиты двигателей – четкое действие ее при аварийных и ненормальных режимах работы двигателей и вместе с тем недопустимость ложных срабатываний. Поэтому аппараты защиты должны быть правильно выбраны и тщательно отрегулированы.

Источник



ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ПОНИЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Защита минимального напряжения устанавливается на эле­ктродвигателях, которые необходимо отключать при понижении напряжения для обеспечения самозапуска о т ветственн ы х электродвигателей или самозапуск которых при вос­становлении напряжения недопустим по условиям техники безопасности или особенностям технологического процесса.

На электростанциях к ответственным относятся такие эле­ктродвигатели, отключение которых вызывает снижение на­грузки или остановку станции. К ним относятся электродвига­тели питательных, конденсатных и циркуляционных насосов, электродвигатели дымососов, дутьевых вентиляторов и питате­лей пыли.

Неответственными считаются электродвигатели, отключение которых не отражается на нагрузке станции, например электро­двигатели мельниц на станциях с промежуточными бункерами, багерных насосов и т. п.

Если мощность всех ответственных электродвигателей пре­вышает допустимую мощность по условию самозапуска, то при понижении напряжения необходимо отключать и некоторые ответственные электродвигатели.

По истечении времени, достаточного для развертывания неотключаемых электродвигателей, отключенные ответственные электродвигатели можно включать обратно при помощи АПВ.

Схемы защиты минимального напряжения должны обеспе­чивать отключение электродвигателей как при полном исчезно­вении напряжения, так и при длительном коротком замыкании в сети, вызывающем торможение двигателей.

Отключение электродвигателей при исчезновении напряже­ния обеспечивается установкой одного реле минимального на­пряжения, включенного на линейное напряжение (рис. 18-13).

Защита с одним реле напряжения надежно реаги­рует на трехфазные к. з. Однако при двухфазных к. з. защита с одним реле действует только при к. з. между фазами, на кото­рые включено реле. Так, если реле включено на напряжение U ав (рис. 18-14), то в случае замыкания между фазами В и С напряже­ние U ав снижается незначительно. Оно составляет 1,5 U ф, т. е. уменьшается всего на 15% номинального значения.

Читайте также:  Стабилизатор напряжения ippon stab 2000

Поскольку по условию возврата минимального напряжения уставка на нем не может быть выше 70—80% номинального напряжения сети, то защита в рассматриваемом случае действо­вать не будет. Такое же положение имеет место в случае к. з. между фазами А и С.

Для обеспечения работы защиты при всех случаях двух­фазного к. з. иногда применяется трехфазная схема, показанная на рис. 18-15. Эту схему применяют в сетях, где воз­можно длительное отключе­ние к. з., сопровождаемых снижением напряжения ни­же 70%. В сетях, оснащен­ных быстродействующей за­щитой или имеющих на линиях реакторы, необходи­мость в защите, реагирую­щей на понижение напряже­ния при к. з. отпадает. Поэтому, как правило, при­меняется более простая одно­фазная схема (рис. 18-13).

Существенным недостат­ком защиты минимального

напряжения является возможность ее неправильной работы в случае обрыва цепей напряжения, чаще всего возникающего при перегорании предохранителей в этих цепях. Поэтому защита по схеме рис. 18-13 и 18-15 применима лишь для неответственных электродвигателей.

Во избежание ложного отключения электродвигателей при обрыве цепи напряжения в ответственных установ­ках применяются схемы с двумя комплектами реле напряжения, включенными на разные трансформаторы напряжения (рис. 18-16) или разные линейные напряжения одного и того же трансфор­матора напряжения (рис. 18-17).

Контакты реле обоих комплектов соединяются последовательно. Поэтому при нарушении цепи, питающей один комплект реле, защита не может подать импульс на отключение двигателей.

В случае же исчезновения питающего напряжения защита приходит в действие. В схеме, приведенной на рис. 18-17, дей­ствие защиты возможно только при полном исчезновении пер­вичного напряжения или трех­фазном коротком замыкании в сети.

Схема с питанием реле от разных трансформаторов на­пряжения (рис. 18-16) более надежна, поскольку одновре­менное повреждение цепей двух разных трансформаторов на­пряжения практически исклю­чено. При включении реле на разные фазы одного трансфор­матора напряжения имеется возможность одновременного снижения напряжения на обоих реле при обрыве средней фазы цепей напряжения, к которой присоединены оба реле (рис. 18-17).

Для уменьшения вероятности такого обрыва в средней фазе вторичной цепи предохранитель не устанавливается. Кроме того, опасность неправильного действия защиты по схеме на рис. 18-17 при обрыве одного провода с высокой или низкой стороны трансформатора напряжения устраняется выбором на­пряжения срабатывания реле защиты меньше 50% номинального напряжения.

Для экономии аппаратуры защита минимального напряже­ния часто выполняется в виде групповой защиты, т. е. действую­щей сразу на группу электродвигателей.

При необходимости отключать от одной защиты минимального напряжения несколько электродвигателей с разными выдерж­ками времени в схеме предусматривается соответствующее коли­чество реле времени.

Например, с первой выдержкой времени 0,5—0,7 с отклю­чается группа электродвигателей для обеспечения самозапуска секции, со второй выдержкой времени порядка 6—10 с защита действует на выключатели электродвигателей, отключение кото­рых необходимо по условиям технологии производства, техники безопасности или для запуска АВР двигателей.

Напряжение срабатывания з а щ и т ы м и нимального напряжения выбирается таким, чтобы обеспечивался самозапуск ответственных электродвигателей. Это напряжение определяется путем расчетов или на основании специальных испытаний.

Как указывалось, самозапуск электродвигателей, как пра­вило, обеспечивается при напряжении на шинах порядка 55% U ном. Поэтому напряжение срабатывания защиты должно иметь величину порядка 60—70% U ном.

Выдержка времени защиты минималь­ного напряжения определяется ее назначением:

а) Выдержка времени защиты, предназначенной для облегче­ния самозапуска ответственных электродвигателей, в целях убыстрения и повышения эффективности самозапуска принимается минимальной и отстраивается только от времени действия мгновенных защит электродвигателей:

б) Выдержка времени защиты, предназначенной для отключения двигателей по условиям технологии производства и техники безопасности, принимается достаточно большой, с тем, чтобы отключение двигателей происходило только при длительной посадке напряжения или его исчезновении:

Источник

Защита электродвигателя

Защита электродвигателя – это комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на повышение продолжительности периода эксплуатации машины и профилактику её поломок, вызванных воздействием внешних факторов. В частности, они направлены на предотвращение перегрева, коротких замыканий, попадания влаги, неполнофазного режима работы и подобных проблем.

Читайте также:  Стабилизатор напряжения для компьютера 1000 ватт

Целесообразно рассматривать следующие виды защиты электродвигателя:

  • от короткого замыкания;
  • от пропадания фазы (неполнофазного режима);
  • от перегрева (температурная);
  • от попадания влаги;
  • от перегрузки по току (электрическая).

Защита электродвигателя от короткого замыкания

Для защиты электродвигателя от короткого замыкания применяются специальные аппараты мгновенного действия, задача которых – прекратить подачу тока в случае появления замыкания в цепи. Технические решения определяются мощностью машины.

Так, для электродвигателей, работающих в сетях с напряжением до 500 В целесообразно использовать плавкие предохранители, однако можно так же использовать автоматические выключатели с времятоковой характеристикой С или D в зависимости от кратности пускового тока ЭД. Для машин с большим напряжением или высокой мощностью рекомендуется применять электромагнитные реле либо автоматические выключатели с ЭМ-расцепителем.

Аппараты мгновенного выключения подачи электричества устанавливаются таким образом, чтобы быть отстроенными от пусковых токов и токов самозапуска.

Защита электродвигателя от пропадания фазы

Защита электродвигателя от неполнофазного режима (пропадания одной из фаз) применяется в трёхфазных машинах. Она может быть реализована через релейный или диоднотранзисторный механизм. Первый вариант наиболее распространён, поскольку обеспечивает высокую скорость срабатывания, отличается надёжностью, низкой ценой и простотой в реализации.

Обычно реле контроля фаз устанавливается в сети катушки контактора ЭД. В этом случае оно прекращает подачу напряжения при потере одной из фаз только на машину.

Защита электродвигателя от перегрева

Температурная защита электродвигателя от перегрева, вызванного отличными от перегрузок факторами, реализовывается посредством установки соответствующего реле. Реле подключается к позисторным датчикам температуры, встраиваемым в обмотки статора, и размыкает цепь питания при превышении допустимых параметров нагрева.

Тем не менее, такая тепловая защита электродвигателя применяется нечасто. Это обусловлено тем, что обычно электродвигатели «сами по себе» не перегреваются, превышение температуры вызывается перегрузкой или коротким замыканием в обмотках, для защиты от которых используются другие механизмы.

Защита электродвигателя от перегрузки

Защита электродвигателя от перегрузки очень схожа с защитой от перегрева, поскольку повышение температуры обмоток является заметным «симптомом» перегрузки. Как следствие, защитные устройства очень часто базируются на термочувствительных или плавких элементах.

Подобный принцип действия реализуется в температурных и тепловых реле, а также автоматических выключателях с тепловым расцепителем. Все они оснащаются термочувствительным датчиком, который устанавливается непосредственно в обмотки электродвигателя.

Иной принцип реализовывается в термореле. Расцепитель в них срабатывает при превышении силой тока определённых показателей.

И, наконец, реле с часовым механизмом защищают электродвигатель от перегрузки, просто отключая его по истечении определённого времени работы.

Электрическая защита двигателя

Токовая защита двигателя реализуется через электромагнитное реле. При превышении силой тока определённых значений цепь просто размыкается, и машина останавливается.

А вот от повышения или понижения напряжения – регулярно. И в ней также используются электромагнитные реле. Впрочем, сейчас они всё чаще заменяются микропроцессорными, которые способны к самостоятельному замеру напряжения и размыканию цепи в случае понижения ниже минимального уровня.

Электромагнитные реле, использующиеся для электрической защиты двигателя, также предотвращают самопроизвольный старт машины после возобновления питания.

Защита электродвигателя от воды

Защита электродвигателя от воды осуществляется как непосредственно производителем машины, так и конструктором агрегата, в котором данный электродвигатель применяется.

Каждый электродвигатель выполняется в корпусе с определённой степенью защиты от воды. Она характеризуется не только климатическим исполнением, но и, например, сертификацией IP. Так, электродвигатели с сертификацией IP54 защищены от водяных брызг независимо от стороны, с которой оные пришли, а с сертификацией IP56 – от сильных водяных струй, также со всех сторон.

В принципе, при соблюдении целостности изоляции обмоток вода электродвигателю не страшна. Однако для повышения защиты от её негативного действия стоит изолировать контакты подключённых фаз, а также выполнять корпуса агрегатов, в которых используется электродвигатель, в водонепроницаемом или водозащищённом корпусе.

Источник