Тепловая защита двигателя асинхронного – советы электрика

Как выбрать защиту для электродвигателя?

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

Наибольшее распространение получили асинхронные электродвигатели. Можно выделить 5 основных видов аварий в асинхронных двигателях:

  • обрыв фазы ОФ статорной обмотки двигателя (вероятность возникновения 40-50%);
  • заторможение ротора ЗР (20-25%);
  • технологические перегрузки ТП (8-10%);
  • понижение сопротивления изоляции обмотки ПС (10-15%);
  • нарушение охлаждения двигателя НО (8-10%).

Любой из этих видов аварий может повлечь выход из строя электродвигателя, а короткое замыкание в двигателе, опасно для питающей сети.

Такие аварийные режимы как ОФ, ЗР, ТП и НО, способны вызвать перегрузку по току в статорной обмотке. В результате этого ток возрастает до 7 Iном и более в течение довольно большого промежутка времени.

Короткое замыкание в электродвигателе  может привести к росту тока более чем в 12 Iном в течение очень короткого отрезка времени (около 10 мс).

Учитывая возможные повреждения, и подбирают требуемую защиту.

Защита двигателя от перегрузки. Основные типы.

Тепловая  защита –  осуществляется путем нагрева током  обмотки нагревательного элемента и воздействия его на биметаллическую пластину, которая в свою очередь размыкает контакт в цепи управления контактора или пускателя. Тепловая защита осуществляется  с  помощь  тепловых реле.

Температурная защита — реагирует на увеличение  температуры  наиболее  нагретых  частей  двигателя  с  помощью  встроенных  температурных датчиков (например, позисторов). Через устройства температурной защиты (УВТЗ) воздействует на цепь управления контактора или пускателя и отключает двигатель.

Максимально токовая защита – реагирует на рост тока в статорной обмотке и при его достижении тока уставки отключат цепь управления контактора или пускателя. Осуществляется с помощью максимально токовых реле.

Минимально токовая защита — реагирует на исчезновение тока в статорной обмотке двигателя, например, при обрыве цепи. После чего, подается сигнал на отключение цепи управления контактора или пускателя. Осуществляется с помощью минимально токовых реле.

Фазочувствительная  защита –  реагирует  на  изменение  угла  сдвига  фаз  между  токами  в трехфазной цепи  статорной  обмотки двигателя.

Обратите внимание

При изменении угла  сдвига фаз  в пределах уставки (например, при обрыве фаз угол увеличивается до 180º) подается сигнал на отключение  цепи  управления  контактора  или  пускателя.

Осуществляется  с  помощью  фазочувствительных реле типа ФУЗ.

Таблица эффективности применения защит от перегрузки:

Тип защиты от перегрузки Надежность защиты
надежно менее надежно не надежно
1 Тепловая защита ТП ОФ; ЗР НО; ПС
2 Температурная защита ТП; НО ОФ; ЗР ПС
3 Максимально токовая защита ЗР ТП ОФ; НО; ПС
4 Минимально токовая защита ОФ НО; ПС; ТП; ЗР
5 Фазочувствительная защита ТП; ОФ; ЗР НО; ПС

Одним из эффективных средств защиты двигателя является автоматический выключатель.

Автоматический  выключатель,  обладая максимально  токовой  защитой, что позволит защитить  двигатель от чрезмерного роста тока в цепи статорной обмотки, например при обрыве фазы, или повреждении изоляции. При этом он защитит питающую цепь от короткого замыкания в двигателе.

Автоматический  выключатель,  имеющий в своем составе  тепловой расцепитель, расцепитель минимального напряжения, способен защитить двигатель и от других нештатных режимов.

В настоящее время, это одно из наиболее эффективных защитных устройств асинхронных двигателей и цепей, в которых они работают.

Общие правила выбора защиты асинхронных двигателей.

Все двигатели необходимо защищать от короткого замыкания, а электродвигатели, работающие в режиме S1, должны иметь защиту от перегрузки по току.

Электродвигатели, обмотки которых при запуске переключаются с «треугольника» на «звезду», желательно  защищать трехполюсными тепловыми реле с ускоренным срабатыванием в неполнофазных режимах.

Для электродвигателей, работающих в повторно-кратковременных режимах, рекомендуется предусматривать  встроенную  температурную  защиту. Двигатели,  работающие  в  кратковременном режиме S2 с возможным заторможением ротора без технологического ущерба, следует оснащать тепловой защитой.

В случае, если заторможение ротора влечет за собой технологический ущерб, следует применять температурную защиту.

Тепловые реле предназначены в основном для защиты двигателей в режиме S1. Допустимо  применение  их  и для  режима  S2,  если  исключено  увеличение  длительности  рабочего  периода. Для  режима  S3  применение  тепловых  реле  допускается  в  исключительных  случаях при коэффициенте загрузки двигателя не более 0,7.

Для защиты обмоток электродвигателя, соединенных в «звезду», могут применяться однополюсные  реле (два  реле),  двухполюсные  и  трехполюсные  реле.  Защита  обмоток,  соединенных  в «треугольник», должна осуществляться трехполюсными реле с ускоренным срабатыванием в неполнофазных режимах.

На многоскоростные двигатели нужно предусматривать отдельные реле на каждой ступени скорости при необходимости полного использования мощности на каждой ступени или одно реле с уставкой,  выбранной  по  току  ступени  наибольшей  скорости  для  двигателей  с  вентиляторной нагрузкой.

Важно

Номинальный ток тепловых элементов реле должен выбираться по номинальному току двигателя так, чтобы номинальный  ток двигателя находился между минимальной и максимальной уставками реле по току.

На электротехническом рынке можно найти и другие специализированные устройства защиты электродвигателей, разумеется, цена у них будет значительно отличаться от автоматических выключателей. У себя в проектах я применяю лишь автоматы, контакторы с тепловым реле, устройства плавного пуска и частотные преобразователи, которые имеют встроенную защиту электродвигателей.

Источник: http://220blog.ru/pro-vybor/kak-vybrat-zashhitu-dlya-elektrodvigatelya.html

Термисторная защита электродвигателей и реле термисторной защиты двигателя

Сложность конструкции тепловых реле к пускателям электродвигателей, недостаточная надежность систем защиты на их основе, привели к созданию тепловой защиты, реагирующей непосредственно на температуру обмоток электродвигателя. При этом датчики температуры устанавливаются на обмотке двигателя.

 Другими словами, осуществляется непосредственный контроль измерения нагрева двигателя. Прямая защита двигателя через контроль температуры обмотки даже при тяжелейших условиях окружающей среды обеспечивает полную защиту двигателя, оснащенного температурными датчиками с положительным коэффициентом сопротивления (PTC).

Температурные датчики PTC встроены в обмотки электродвигателя (укладываются в обмотку двигателя изготовителем двигателей).

Термочувствительные защитные устройства: термисторы, позисторы

В качестве датчиков температуры получили применение термисторы и позисторы (РТС – резисторы) – полупроводниковые резисторы, изменяющие свое сопротивление от температуры.

Термисторы представляют собой полупроводниковые резисторы с большим отрицательным ТСК. При увеличении температуры сопротивление термистора уменьшается, что используется для схемы отключения двигателя.

Для увеличения крутизны зависимости сопротивления от температуры, термисторы, наклеенные на три фазы, включаются параллельно (рисунок 1).

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

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

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

Защита с помощью позистоpoв является более совершенной. В зависимости от класса изоляции обмоток двигателя берутся позисторы на температуру срабатывания =105, 115, 130, 145 и 160 . Эта температура называется классификационной.

Совет

Позистор резко меняет сопротивление при температура за время не более 12 с. При сопротивление трёх последовательно включенных позисторов должно быть не более 1650 Ом, при температуре их сопротивление должно быть не менее 4000 Ом.

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

Рассмотрим схему позисторной защиты, показанную на рисунке 2.

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

При нормальной температуре обмотки двигателя и связанных с ним позисторов сопротивление последних мало.

Сопротивление между точками 1-2 схемы также мало, транзистор VT1 закрыт (на базе малый отрицательный потенциал), транзистор VТ2 открьт (большой потенциал).

Отрицательный потенциал на коллекторе транзисторе VT3 мал, и он закрыт. При этом ток в обмотке реле К недостаточен для его срабатывания.

При нагреве обмотки двигателя сопротивление позисторов увеличивается, и при определенном значении этого сопротивления отрицательный потенциал точки 3 достигает напряжения срабатывания триггера.

Релейный режим триггера обеспечивается эммитерной обратной связью (сопротивление в цепи эммитера VТ1) и коллекторной обратной связью между коллектором VT2 и базой VT1. При срабатывании триггера VТ2 закрывается, а VT3 – открывается.

Срабатывает реле К, замыкая цепи сигнализации и размыкая цепь электромагнита пускателя, после чего обмотка статора отключается от напряжения сети, двигатель останавливается.

Обратите внимание

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

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

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

Достоинства и недостатки термисторной (позисторной) защиты

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

Виды термисторных реле различных производителей:

Реле термисторной защиты двигателя TER-7 ELCO (Чехия)

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

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

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

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

  • контролируемая величина PTC (контр. температуры двигателя  на повышение) от 6 PTC датчиков
  • диапазон измерения общее сопр. холодн.

Источник: http://vserele.ru/article/termistornaya-zashchita-elektrodvigateley-rele-termistornoy-zashchity-dvigatelya

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.

Важно

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.

Источник: https://www.szemo.ru/press-tsentr/article/zashchita-asinkhronnogo-dvigatelya-sposoby-i-skhemy/

Виды электрической защиты асинхронных электродвигателей

Защита асинхронных электродвигателей

Асинхронные 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) 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

Совет

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.

Обратите внимание

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.

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

Читайте также:  Можно ли заземление подключить к нулю - советы электрика

Выбор 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.

Важно

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: http://vizada.ru/2018/04/17/vidy-elektricheskoj-zashhity-asinxronnyx-elektrodvigatelej/

Как защитить трехфазные асинхронные двигатели

Вступление

Трехфазные асинхронные двигатели, занимают 90% нишу среди всех выпускаемым и применяемым двигателям, как в быту, так и в промышленности. Такая популярность асинхронных двигателей обусловлена простотой конструкции, высокой надежностью и дешевизной.

Простота конструкции

Основными элементами конструкции асинхронного двигателя являются статор и ротор. Статор статичный элемент конструкции. Ротор подвижный элемент двигателя (вращающейся).

Вращение ротора происходит за счет смещения магнитных потоков в статоре и возникновения ЭДС (электродвижущей силы) в роторе.

Совет

Вращение ротора и есть основной результат работы двигателя, преобразование электрической энергии в механическую энергию вращения.

Отсюда и бытовое назначение асинхронных двигателей. Применяя асинхронный двигатель можно сделать:

  • точильный станок,
  • циркуляционную пилу,
  • автоматические гаражные ворота,
  • бетономешалку,
  • насос и т.п.       

Высокая надежность

Небольшое количество элементов асинхронного двигателя и их простое взаимодействие, определяют надежность асинхронного двигателя. И даже при их поломке, ремонт электродвигателей достаточно прост и относительно недорог.

Эксплуатация асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель подключается к электропитанию, как трехфазному, так и однофазному. Меняются только схемы подключения. Эта универсальность еще один плюс в применении асинхронного двигателя. Однако для подключения электродвигателя есть определенные правила, которые нужно соблюдать для обеспечения электробезопасности и продолжительной работы двигателя.

Электродвигатель это электроустановка, и любые аварийные ситуации, связанные с электропроводкой дома, могут привести к поломке двигателя. Это касается коротких замыканий, падение и пиковый скачок напряжения, повреждение питающего кабеля, удар молнии и т.д.

Для защиты электродвигателя, согласно ПУЭ, нужно предусмотреть тройную защиту:

  • От токов короткого замыкания;
  • От падения напряжения;
  • От токовой перегрузки.

Посмотрим на каждый вид защиты, ранжируя их по степени важности.

Защитим двигатель от короткого замыкания

КЗ (короткое замыкание) самая опасная аварийная ситуация и не только для электродвигателей.

Для защиты от короткого замыкания, электрическую цепь к которой подключен асинхронный двигатель, должна быть защищена автоматическим выключателем (автоматом защиты).

Номинальный ток автомата защиты должен иметь номинальный ток срабатывания в 2,5 раза больше пускового тока электродвигателя. Это позволит не срабатывать автомату при запуске двигателя.

Защитим двигатель от перегрузки

Перегрузка по току или иначе, тепловая перегрузка возникает при обрыве одной из фаз питания электродвигателя. При обрыве происходит перекос фаз и амплитудное возрастание токов обмотки статора оставшихся фаз. Возрастание тока в два раза приводит к перегреву обмоток статора, нарушение изоляции и замыканию его обмоток. Как результат, двигатель выходит из строя.

Для защиты от перегрузки применяется тепловое реле с задержкой срабатывания.

Защитим двигатель от падения напряжения

Падение напряжения в цепи, также опасно для электродвигателя. При падении напряжения, при работающем асинхронном двигателе на 10 процентов, приводит к повышению температуры обмоток статора на 20 процентов, как следствие, перегорание обмоток и выход двигателя из строя.

Защита от падения напряжения в цепи электродвигателя установка реле напряжения. Которое будет отключать цепь электродвигателя при падении напряжения.

Вывод

Эти простые и нормативные способы позволят защитить трехфазные асинхронные двигатели в быту и значительно продлить срок их эксплуатации.

Еще статьи

Источник: https://elesant.ru/stati6/kak-zashchitit-trekhfaznye-asinkhronnye-dvigateli

Защита асинхронных электродвигателей

Правильный выбор аппаратуры управления и защиты – одно из главных условий надежной защиты электродвигателей.

Анализ случаев выхода из строя двигателей показывает, что причина этого часто кроется именно в неправильном выборе аппаратуры, которая не среагировала на аварийный режим работы двигателя и не отключила его от сети в критический момент.

Нарушение режима вызывается, как правило, превышением тока в обмотках электродвигателя (80…90% всех аварийных случаев), которое может быть обусловлено технологической перегрузкой, потерей фазы в сети и работой двигателя в однофазном режиме на двух оставшихся фазах, снижением напряжения в сети при полной нагрузке на двигатель.

Электродвигатель в нагретом состоянии должен без вредных последствий выдерживать на испытательном стенде 50% нагрузку по току в течение 2 минут. Для того, чтобы предупредить выход из строя электродвигателей из-за превышения тока в обмотках, необходимо правильно выбирать пусковую и защитную аппаратуру.

Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Магнитные пускатели обеспечивают защиту электродвигателей от падения напряжения (нулевая защита) и от перегрузки.

Защита от перегрузок осуществляется с помощью теплового реле Контакторы переменного и постоянного тока предназначены для дистанционного и автоматического управления электродвигателями.

Кнопки управления предназначены для замыкания и размыкания цепей управления автоматической пусковой аппаратуры, применяемой в схемах дистанционного управления электродвигателями и для коммутации электрических цепей. Для реверсирования двигателя применяются трехкнопочные станции. Контактор серии П6 применяется для частого включения электродвигателей малой мощности.

2.2 УВТЗ

Обратите внимание

Температурную защиту выполняют при помощи устройства встроенной температурной защиты (УВТЗ). В качестве датчиков температуры для устройства используют позисторы – полупроводниковые элементы, изменяющие свое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды. В цепи, в которую включен позистор, изменяется сила тока пропорционально изменению температуры.

Позистор встраивают внутрь лобовых частей обмотки электродвигателя в заводских условиях. Их подключают к внешнему устройству (рисунок 4), состоящему из усилителя сигнала и электромагнитного реле, контакты которого находятся в цепи катушки магнитного пускателя.

Температурная защита электродвигателей – прямая, а тепловая защита (от тока, превышающего номинальный ток в течении некоторого времени) – косвенная.

Укоренилось мнение, что температурная защита предпочтительнее.

Но она имеет ряд серьезных недостатков: необходимо тщательно встраивать температурные элементы – датчики – в обмотку электродвигателя; наличие инерционности этих элементов, что отрицательно проявляется при больших перегрузках и пусковых токах (затяжных); для повышения чувствительности реле несколько элементов нужно включать последовательно; двигатели со встроенной температурной защитой можно объединять только с пускателем и нельзя применять при ручном управлении. Вследствие этих обстоятельств температурная защита не получает широкого распространения.

Рисунок 4 – Включение УВТЗ в схему управления одиночным электродвигателем. Конец, обозначенный звездочкой, подключается к фазе А или С при катушке магнитного пускателя на 380 В или к нулевому проводу при катушке на 220 В

В ряде стран предпочтение отдают тепловым реле.

Для повышения надежности их работы совершенствуют их устройство таким образом, чтобы времятоковые характеристики реле и защищаемого электродвигателя были подобными, а поле рассеяния характеристик пограничного тока было по возможности уже.

Это реле должно выдерживать кратковременную перегрузку, соответствующую току заторможенного электродвигателя.

Лишь в тех случаях, когда тепловые реле не могут обеспечить защиту электродвигателей, например при большом числе включений двигателя в час и с резкопеременной нагрузкой, а так же при работе их в окружающей среде с высокой температурой или в условиях с плохой вентиляцией обмоток (ток, потребляемый из сети не превышает номинальный, но электрообмотка перегревается из-за недостаточной теплоотдачи), следует применять встроенную температурную защиту.

В сельском хозяйстве в таких условиях могут оказаться 4…10% электродвигателей.

2.3 ФУЗ

Традиционная тепловая защита при помощи настроенных тепловых реле хорошо защищает электродвигатель лишь от перегрузок по току, но ненадежно – при обрыве фазы, при включении двигателя с заторможенным ротором и вовсе не реагирует на нарушение охлаждения.

Температурная защита при помощи устройств ИВТЗ надежно работает при нарушении охлаждения и перегрузках по току, но не защищает от потери фазы и при включении двигателя с заторможенным ротором. Другими словами, ни та, ни другая защита не обладает универсальностью.

Более универсальным при защите трехфазных электродвигателей является устройство защиты ФУЗ. Оно показано на рисунке 5. Оно состоит из двух фазовращательных трансформаторов тока ТА, у которых первичные обмотки 1 – сменные, имеющие от 1…2 витков (для электродвигателей с номинальным током 16…32 А) до 16…32 витков (1…2 А).

Важно

Вторичные обмотки трансформаторов, между средними выводами которых включена катушка защитного реле К, выведены в схему 1 контроля угла сдвига фаз между векторами напряжения U1 и U2 во вторичных обмотках трансформаторов тока и схему 2 контроля за перегрузкой.

В нормальном режиме угол сдвига фаз между U1 и U2 равен около 120о, а при обрыве фаз становится равным 180о, что вызывает срабатывание реле К, контакты которого размыкают цепь магнитного пускателя.

Ток срабатывания защиты от перегрузки регулируется при помощи резистора R в предлелах от 0,65 до 1,35 Iуст.н. При надлежащей настройке эта защита срабатывает за 30…50 секунд, если перегрузка составляет 50%, и за 6…10 секунд при коротких замыканиях.

Рисунок 5 – Схема включения фазочувствительного защитного устройства ФУЗ:
1 – блок со схемой контроля угла сдвига фаз (защита от потери фаз), 2 – блок со схемой защиты от перегрузки по току, R – резистор регулирования установок, RT – позистор, встраиваемый в любую часть обмотки защищаемого электродвигателя.

Читайте также:  Ремонт светодиодных ламп - советы электрика

Для того, чтобы обеспечить отключение электродвигателя при нарушении его охлаждения в цепь защиты включается позистор RT, размещенный в лобовой части обмотки электродвигателя.

Источник: http://diplomka.net/publ/zashhita_asinkhronnykh_ehlektrodvigatelej/5-1-0-427

Защита электропривода

Аппараты защиты предназначены для предотвращения аварий, которые могут возникнуть при сильном возрастании тока (перегрузках) электродвигателя, коротких замыканиях в его цепях и чрезмерном уменьшении или исчезновении напряжения в питающей сети.

В некоторых случаях применяются и другие виды защиты: при обрыве цепи возбуждения, работе асинхронных двигателей на двух фазах, чрезмерном возрастании частоты вращения, для ограничения хода приводимого механизма и т. д.

Опасность той или иной перегрузки для электродвигателя зависит не только от размера перегрузки, но и от ее продолжительности, типа и конструкции двигателя, его температуры и температуры окружающей среды. Иногда большая кратковременная перегрузка представляет нормальное явление, например при пуске асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

В других случаях, например при пуске двигателя постоянного тока, большая перегрузка недопустима, так как приводит к нарушению коммутации машины и появлению на коллекторе кругового огня.

В случае возникновения в цепях двигателей токов коротких замыканий аппараты защиты должны отключать эти цепи как можно скорее.

Совет

При чрезмерном понижении напряжения частота вращения двигателей при полной нагрузке уменьшается. Восстановление напряжения вызывает резкие броски тока и механические толчки, которые могут привести к повреждению двигателя и приводного механизма.

У асинхронных двигателей понижение напряжения приводит к возрастанию тока ротора и, следовательно, к перегреву машины. Расчетный срок службы электродвигателя определяется в основном ресурсом его обмоток. Например, для асинхронных двигателей серии 4А срок службы составляет 20 лет при наработке 40 тыс. ч.

Решающим фактором, обусловливающим снижение качества изоляции обмоток электромашин, является повышенная температура. Поэтому все виды защиты электроприводов имеют общую задачу — исключить возможный перегрев электродвигателей.

Для всех приводов обязательными являются защита от перегрузки по току и нулевая блокировка. Для защиты при коротких замыканиях после коммутационного аппарата устанавливают плавкие предохранители.

Защита от перегрузок двигателей может быть: токовая, осуществляемая при помощи реле максимального тока; тепловая — при помощи электротепловых реле; температурная — при помощи термореле.

При больших перегрузках или коротких замыканиях в цепи якоря двигателя постоянного тока максимальное реле, срабатывая, лишает катушку линейного контактора, а последний отключает двигатель от сети.

Для того чтобы максимальные реле не отключали двигатели при пусках, уставки реле должны быть большими, чем пусковые токи двигателей.

Тепловая защита выполняется посредством электротепловых реле, которые включаются в две или три фазы асинхронного трехфазного двигателя.

Минимальная защита обеспечивает отключение электродвигателей при чрезмерном понижении или исчезновении напряжения в питающей сети. Эта защита предотвращает также повторное самопроизвольное включение двигателей при восстановлении исчезнувшего напряжения. Аппаратами минимальной защиты служат контакторы и реле напряжения.

В схемах включения магнитных пускателей при значительном уменьшении или исчезновении напряжения контактор отпускает свой якорь и отключает двигатель от сети.

При восстановлении напряжения самопроизвольного включения двигателя не произойдет, так как замыкающий вспомогательный контакт контактора, шунтирующий кнопку, разомкнётся, и для повторного пуска двигателя необходимо вновь нажать эту кнопку. В схемах управления с командоконтроллерами минимальная защита осуществляется с помощью реле напряжения.

В нулевом положении командоконтроллера через его контакт, замкнутый только в нулевом положении (нулевой контакт), получает питание катушка реле, которое через свой замыкающий контакт подает питание всей цепи управления.

В других положениях командоконтроллера его нулевой контакт разомкнут, и катушка реле получает питание через собственный контакт. При уменьшении или исчезновении напряжения реле отключает всю цепь управления и, следовательно, двигатель.

Рис. 1. Принципиальная схема температурной защиты на позисторах

Повторное включение двигателя возможно только после установки командоконтроллера в нулевое положение.

Температурная защита осуществляется на основе непосредственного контроля температуры обмоток двигателя. Защита позволяет наиболее полно реализовать тепловые возможности электродвигателя во всех режимах, при любых нагрузках.

Обратите внимание

Исполнение защиты унифицировано для асинхронных машин любой мощности. Наиболее простыми элементами температурной защиты являются биметаллические термореле, непосредственно встраиваемые в лобовые части статорных обмоток.

В качестве чувствительных элементов температурной защиты электродвигателей применяются терморезисторы, которые монтируют в лобовых частях обмоток.

Схема температурной защиты на позисторах (рис. 1) выполнена в виде несимметричного триггера на транзисторах VI и V2 с выходом на реле К. В исходном состоянии транзистор VI открыт, V2— закрыт. Позистор R является одним из плеч делителя напряжения Rl — R.

При повышении температуры обмотки машины, а следовательно, и позистора до порога срабатывания происходит опрокидывание триггера. Транзистор VI закрывается, V2 — открывается, реле К срабатывает, осуществляя свои защитные функции.

Преимуществом схемы является ее простота, универсальность, отсутствие необходимости в дополнительных регулировках, системах компенсации и настройки. Уставка срабатывания защиты зависит от типа позистора, который подбирают в соответствии с классом изоляции машины.

Более чем десятикратное изменение сопротивления позистора в интервале температуры уставки позволяет последовательно соединять до трех термодатчиков, контролируя нагрев машины одновременно в нескольких точках.

Источник: https://www.electroengineer.ru/2012/03/blog-post_31.html

Защита трехфазных асинхронных двигателей в быту

Этот материал подготовлен специалистами компании “ЭлектроАС”.
Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!

Многие полагают, что трехфазные асинхронные двигатели (АД) используются только на электрических станциях и крупных промышленных предприятиях.

На самом деле асинхронные двигатели являются просто незаменимыми для домашнего мастера, поскольку не каждый может себе позволить приобрести точильный или сверлильный станок, из-за их приличной цены, а вот купить асинхронный двигатель и сделать на его основе нужный станок по карману абсолютно всем.

Кроме этого с помощью асинхронного двигателя вы сможете сделать и множество других, полезных в хозяйстве вещей: привод для самодельной бетономешалки, привод для гаражных ворот, циркулярных пил, вентиляторов, насосов.

Важно

Если в вашем хозяйстве имеется асинхронный двигатель, вы должны знать, что для обеспечения его надежной работы и продления срока службы все асинхронные двигатели должны быть надежно защищены при помощи соответствующих устройств защиты.

  Также для обеспечения долговременной безотказной работы двигателя можно использовать преобразователи частоты.

  Преобразователи частоты E3-8100 компактны и многофункциональны  способствуют увеличению производительности, снижению энергопотребления, повышению качества продукта, увеличению ресурса оборудования. Любая авария: короткое замыкание, перегрузка двигателя по току, обрыв кабеля и т.п.

, требуют немедленной остановки асинхронного двигателя, поскольку эти аварии способны вывести его из строя, поставив под угрозу ваше здоровье и жизнь. Давайте разберемся, как и при помощи каких устройств должна быть выполнена защита асинхронного двигателя.

В соответствии с ПУЭ все асинхронные электродвигатели переменного тока должны иметь следующие защиты: защиту от токов короткого замыкания, защиту от перегрузки и защиту минимального напряжения. Остановимся более подробно на каждом виде защит.

Наиболее опасным видом неисправности для асинхронного двигателя является короткое замыкание, поскольку оно сопровождается высокими токами, которые приводят к перегреву и сгоранию обмоток статора. Для защиты АД от токов короткого замыкания чаще всего используются автоматические выключатели.

При выборе данных устройств защиты следует учитывать: с одной стороны автомат должен обеспечивать надежное отключение короткого замыкания на зажимах асинхронного двигателя, с другой стороны – не отключать АД при его пуске.

С этой целью для АД следует выбирать устройства защиты, имеющие номинальный ток в 2,5 раза больше пускового тока электродвигателя.

Основной причиной тепловой перегрузки АД является пропадание одной из питающих фаз. Это приводит к аварийному режиму работы и значительному возрастанию тока в статорных обмотках двух других работающих фаз. При этом ток превышает номинальный в 2 раза.

Совет

Тепловая перегрузка приводит к сильному нагреву изоляции обмоток статора и ее разрушению, что в свою очередь вызывает замыкание обмоток и выход двигателя из строя. Защита от перегрузки АД обычно выполняется при помощи теплового реле и всегда имеет выдержку времени.

Данная защита действует на отключение двигателя, а также на сигнал или, если это возможно, на его разгрузку.

Постоянные скачки напряжения уже стали обычным явлением для нас. При этом при пиковой нагрузке из-за омического сопротивления происходит значительное понижение напряжения (до 10%). Такой режим является крайне опасным для асинхронного двигателя.

Многолетний эксплуатационный опыт показывает, что при подаче на АД, работающего при полной загрузке, напряжения ниже номинального на 10%, ток, потребляемый двигателем, возрастает практически на 5%, что приводит к повышению температуры обмоток статора на 20%.

Такое повышение температуры приводит к разрушению и старению изоляции, а, следовательно, значительно уменьшает срок службы двигателя.

Кроме этого понижение напряжения может по времени совпасть, к примеру: со сдвигом фаз, в результате чего зачастую возникает короткое замыкание в обмотках статора.

Защита минимального напряжения отключает электродвигатель при падении напряжения в сети ниже заданных пределов и включает после нормализации напряжения в сети. Чаще всего защита минимально напряжения выполняется в виде реле напряжения. Но, если в сети постоянно происходят скачки напряжения, то лучше всего для защиты двигателя использовать стабилизатор напряжения.

Теперь, когда вы знаете, как и от чего следует защищать асинхронный двигатель, давайте заглянем на рынок электротехники и посмотрим, что нам предлагают производители устройств защиты.

Обратите внимание

Конечно, в рамках одной статьи, нам вряд ли удастся рассмотреть все существующие предложения, поэтому остановимся на тех, которые уже зарекомендовали себя в процессе эксплуатации: на автоматических выключателях защиты асинхронных двигателей компании АВВ и Legrand.

На сегодняшний момент компания АВВ предлагает автоматические выключатели серии MS, которые являются универсальными устройствами и хорошо зарекомендовали себя при защите асинхронных двигателей небольшой мощности.

Благодаря наличию в конструкции выключателя электромагнитного и регулируемого теплового расцепителя, они обеспечивают надежную защиту от коротких замыканий и тепловой перегрузки. Кроме этого выключатели серии MS косвенно защищают двигатели от обрыва фазы.

Основными достоинствами данных выключателей являются компактное исполнение и широкий диапазон уставок.

Компанией Legrand на данный момент выпускаются модульные автоматические выключатели серии LR, предназначенные для защиты  электрических цепей частного сектора от короткого замыкания и перегрузок. Основные достоинства данных автоматических выключателей высокая отключающая способность 6 kА и доступная цена.

Источник: http://elektroas.ru/zashhita-trexfaznyx-asinxronnyx-dvigatelej-v-bytu

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector