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

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.

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

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. 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: electricalschool.info

Инструкция по выбору теплового реле для защиты электродвигателя

Методика выбора

Чтобы правильно выбрать номинал теплового реле нам необходимо узнать его In (рабочий, номинальный ток) и уже опираясь на эти данные можно подобрать правильный диапазон уставки аппарата.

Правилами технической эксплуатации ПУЭ оговорен этот момент и допускается устанавливать до 125% от номинального тока во взрывобезопасных помещениях, и 100%, т.е. не выше номинала двигателя во взрывоопасных.

Как узнать In? Эту величину можно посмотреть в паспорте электродвигателя, табличке на корпусе.

Как видно на табличке (для увеличения нажмите на картинку) указаны два номинала 4.9А/2.8А для 220В и 380В. Согласно нашей схеме включения нужно выбрать ампераж, ориентируясь на напряжение, и по таблице подобрать реле для защиты электродвигателя с нужным диапазоном.

Для примера рассмотрим, как выбрать тепловую защиту для асинхронного двигателя АИР 80 мощностью 1.1 кВт, подключенного к трехфазной сети 380 вольт. В этом случае наш In будет 2.8А, а допустимый максимальный ток «теплушки» 3.5А (125% от In). Согласно каталогу нам подходит РТЛ 1008-2 с регулируемым диапазоном 2.5 до 4 А.

Что делать, если паспортные данные не известны?

Для этого случая рекомендуем использовать токовые клещи или мультиметр С266, конструкция которого также включает токоизмерительные клещи. С помощью данных приборов нужно определить ток мотора в работе, измерив его на фазах.

В том случае, когда на таблице частично читаются данные, размещаем таблицу с паспортными данными асинхронных двигателей широко распространенных в народном хозяйстве (тип АИР). С помощью нее возможно определить In.

Кстати, недавно мы рассмотрели принцип действия и устройство тепловых реле, с чем настоятельно рекомендуем вам ознакомиться!

В зависимости от токовой нагрузки будет различаться и время срабатывания защиты, при 125% должно быть порядка 20 минут. В диаграмме ниже указана векторная кривая зависимости кратности тока от In и времени срабатывания.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Надеемся, прочитав нашу статью, вам стало понятно, как выбрать тепловое реле для двигателя по номинальному току, а также мощности самого электродвигателя. Как вы видите, условия выбора аппарата не сложные, т.к. можно без формул и сложных вычислений подобрать подходящий номинал, используя таблицу!

Советуем также прочитать:


Источник: samelectrik.ru

Защита электродвигателя от перегрузки с помощью теплового реле

«- Есть ли у Вас защита двигателя?
— Да, есть. Там сидит специальный человек, следит за двигателем. Когда легкий дымок с двигателя пойдет, его выключает, не дает ему сгореть.»

Это реальный диалог с одним из наших покупателей. Оставим в стороне вопрос о технической культуре и уровне образования, — здесь рассмотрим только технические вопросы как решить эту проблему.

От чего электродвигатель выходит из строя? При прохождении электрического тока через проводник в этом проводнике выделяется тепло. Поэтому электрический двигатель при работе, естественно, нагревается. Производителем рассчитано, что при номинальном токе двигатель не перегреется.

А вот если ток через обмотки двигателя по каким-то причинам увеличится — то электродвигатель начнет перегреваться, и если этот процесс не остановить — то в дальнейшем перегреется и выйдет из строя. В обмотках из-за перегрева начинает плавиться изоляция проводников и происходит короткое замыкание проводников. Поэтому одна из задач защиты – ограничит ток, протекающий через электродвигатель, не выше допустимого.

Одним из самых распространенных способов — это защита электродвигателя при помощи теплового реле. Тепловые реле применяются для защиты электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности, а также от обрыва одной из фаз.

Конструктивно тепловое реле представляют собой набор биметаллических расцепителей (по одному на каждую фазу), по которым протекает ток электродвигателя, оказывающий тепловое действие на пластины. Под действием тепла происходит изгиб биметаллической пластины, приводящий в действие механизм расцепления. При этом происходит изменение состояния вспомогательных контактов, которые используются в цепях управления и сигнализации. Реле снабжаются биметаллическим температурным компенсатором с обратным прогибом по отношению к биметаллическим пластинам для компенсации зависимости от температуры окружающей среды, обладают возможностью ручного или автоматического взвода (возврата).

>

Реле имеет шкалу, калиброванную в амперах. В соответствии с международными стандартами шкала должна соответствовать значению номинального тока двигателя, а не тока срабатывания. Ток несрабатывания реле составляет 1,05 I ном. При перегрузке электродвигателя на 20% (1,2 I ном), произойдет его срабатывание в соответствии с токо-временной характеристикой.

Реле, в зависимости от конструкции, могут монтироваться непосредственно на магнитные пускатели, в корпуса пускателей или на щиты. Правильно подобранные тепловые реле защищают двигатель не только от перегрузки, но и от заклинивания ротора, перекоса фаз и от затянутого пуска.

Как правильно подобрать тепловое реле смотрите здесь

Схема защиты электродвигателя при подключении его через магнитный пускатель с катушкой 380В и тепловым реле (нереверсивная схема подключения)

Схема состоит: из QF — автоматического выключателя;KM1 — магнитного пускателя; P — теплового реле; M — асинхронного двигателя; ПР — предохранителя; кнопки управления (С-стоп, Пуск). Рассмотрим работу схемы в динамике.

Включаем питание QF — автоматическим выключателем, нажимаем кнопку «Пуск» своим нормально разомкнутым контактом подает напряжение на катушку КМ1 — магнитного пускателя. КМ1 – магнитный пускатель срабатывает и своими нормально разомкнутыми, силовыми контактами подает напряжение на двигатель. Для того чтобы не удерживать кнопку «Пуск», чтобы двигатель работал, нужно ее зашунтировать, нормально разомкнутым блок контактом КМ1 – магнитного пускателя.
При срабатывании пускателя блок контакт замыкается и можно отпустить кнопку «Пуск» ток побежит через блок контакт на КМ1 — катушку.
Отключаем двигатель, нажимаем кнопу «С – стоп», нормально замкнутый контакт размыкается и прекращается подача напряжение к КМ1 – катушке, сердечник пускателя под действием пружин возвращается в исходное положение, соответственно контакты возвращаются в нормальное состояние, отключая двигатель. При срабатывании теплового реле — «Р», размыкается нормально замкнутый контакт «Р», отключение происходит аналогично.

Недостатки тепловых реле

Следует отметить и недостатки тепловых реле. Иногда трудно подобрать реле из имеющихся в наличии так, чтобы ток теплового элемента соответствовал току электродвигателя. Кроме того, сами реле требуют защиты от короткого замыкания, поэтому в схемах должны быть предусмотрены предохранители или автоматы. Тепловые реле не способны защитить двигатель от режима холостого хода или недогрузки двигателя, причем иногда даже при обрыве одной из фаз. Поскольку тепловые процессы, происходящие в биметалле, носят достаточно инерционный характер, реле плохо защищает от перегрузок, связанных с быстропеременной нагрузкой на валу электродвигателя.
Если нагрев обмоток обусловлен неисправностью вентилятора (погнуты лопасти или проскальзывание на валу), загрязнением оребренной поверхности двигателя, тепловое реле тоже окажется бессильным, т. к. потребляемый ток не возрастает или возрастает незначительно. В таких случаях, только встроенная тепловая защита способна обнаружить опасное повышение температуры и вовремя отключить двигатель.

Александр Коваль
067-1717147
Статья отредактирована в ноябре 2015 года.

Источник: blog.electrostal.com.ua

Защита электродвигателя

Защита электродвигателя от КЗ и перегрева

  • защита от слипания фаз
  • светодиодная индикация состояния реле
  • установка в стандартные 8-пиновые разъемы
  • защита от отсутствия одной или двух фаз, от неправильного чередования фаз

  • температурная компенсация
  • определение неработоспособности фазы
  • защита тепловая и от короткого замыкания
  • удобный монтаж на стандартную 35 мм DIN-рейку
  • 13 различных под-диапазонов из интервала 2,5…25 A

Тепловая защита двигателя от перегрузки, контакторы и пускатели

Позволяют создавать простую и последовательную конфигурацию с ис­поль­зо­ва­нием одной серии реле защиты от перегрузки:

  • показывают текущее рабочее состояние
  • облегчают настройку реле на точное значение тока
  • надежная защита нагрузок даже в тяжелых условиях
  • сброс реле: вручную, автоматически или дистанционно
  • использование при высоких температурах без снижения номинальных параметров

Контакторы и пускатели электродвигателей обеспечивают безотказное переключение, а также максимальную защиту дорогостоящих двигателей и прочего электрооборудования

  • компактный размер
  • исключительная надежность
  • не требуют сложного монтажа
  • коммутация нагрузок постоянного/переменного токов
  • частые коммутаций при нормальных режимах работы

Модульные контакторы и реле контроля фаз

  • 25 А, 2 НО
  • Ширина 17,5 мм
  • Версия с контактами AgSnO2
  • Бесшумная катушка АC/DC (с защитой варистором)
  • Механическая и светодиодная индикация в стандартной версии
  • Защитный интервал (усиленная изоляция) между катушкой и контактами

  • 25 А, 4 НО
  • Ширина 35 мм
  • Версии с переключателем Авто-Вкл-Выкл
  • Постоянная готовность катушки и контактов
  • Зазор контактов (НО) ≥ 3 мм, контакты НЗ ≥ 1.5 мм
  • Модуль дополнительных контактов, быстрое присоединение к контактору (версии: 1 НО + 1 НЗ и 2 НО)

Модульные контакторы 4 НО: серии 22.44 – 40 А и серии 22.64 – 63 А

  • 40/63 А, 4 НО
  • Контакты AgSnO2
  • Установка на 35 мм рейку (EN 60715)
  • Механический индикатор – стандартная опция
  • Зазор контактов (НО и НЗ) ≥ 3 мм, двойное размыкание
  • Защитный интервал (усиленная изоляция) между катушкой и контактами

Реле контроля фаз 70.41 с одним перекидным контактом

Источник: kipservis.ru

Защита электродвигателя

Эксплуатация синхронного и асинхронного электродвигателя сопряжена со множеством факторов риска, каждый из которых способен привести к серьезной поломке как самого устройства, так и установок, к нему подключенных. Аварии, связанные с выходом электрического двигателя из строя, в свою очередь, несут не только угрозу жизни и здоровью людей, занятых на площадке его монтажа, но и всему бизнесу. Во избежание таких (сложных, опасных, дорогостоящих) аварийных ситуаций и необходима многоступенчатая защита электродвигателя.

>

Виды защиты электрического двигателя и цели

Устройство защиты электродвигателя – это комплекс мер и мероприятий, нацеленных на предупреждение негативного влияния на него внешних факторов риска. Конкретный список таких мероприятий подбирается индивидуально в зависимости от условий работы механизма. В целом же многоступенчатая защита электродвигателя может работать на предотвращение:

  • короткого замыкания;
  • перегрева (тепловая защита электродвигателя);
  • проникновения влаги в корпус устройства;
  • работы асинхронного электродвигателя в условиях неполнофазного режима (угроза пропадания фазы);
  • перегрузок по току (электрическая защита электродвигателя).

Асинхронный электродвигатель

Многоступенчатая защитная система мер нужна всем электрическим машинам вне зависимости от мощности или типа. Асинхронный электродвигатель не исключение. Чтобы защитить его от внешних факторов, важно понимать, в каких условиях он эксплуатируется.

Так, наиболее распространенные асинхронные электродвигатели работают в следующих условиях:

  • ток – переменный;
  • сеть – трехфазная;
  • напряжение – до 500 В;
  • мощность – от 0,05 до 400 кВт.

Первоначальный уровень защиты электродвигателя такого класса не является техническим и находится в зоне ответственности пользователя. Именно от выбора подходящего механизма по номинальной мощности, конструктивному исполнению, комплектации под конкретный режим работы и климат размещения зависит безопасность и долговечность его службы. Второй важный момент – соблюдение требований по установке, грамотная разработка схема подключения, выбор пускорегулирующей аппаратуры, материалов соединений, кабелей, а также монтаж.

Если выбор самого двигателя и его интеграция в технический парк проведены грамотно, риск аварийных ситуаций априори снижен. Но конечно, для безопасной эксплуатации систем этого недостаточно.

Профилактика коротких замыканий

Автоматическая защита электродвигателя от коротких замыканий реализуется с помощью специальных устройств – аппаратов мгновенного выключения. Они работают в автоматическом режиме и подбираются по мощности оборудования. Устанавливают выключатели на случай замыканий так, чтобы исключить их контакт с токами самозапуска (и пусковыми токами тоже).

Для приведенных в примере асинхронных электродвигателей, работающих под напряжением до 500 В, во избежание замыканий применяют автоматические выключатели с времятоковой характеристикой, соответствующей кратности пускового тока (варианты – C или D). Нередко их заменяют плавкие предохранители. В устройствах более высокой мощности для профилактики замыканий устанавливают электромагнитные реле защиты электродвигателя. Альтернативный вариант – автовыключатели, оснащенные электромагнитным расцепителем.

Предупреждение перегрева

Перегрев – одна из самых частых причин поломки электрического двигателя средней и высокой мощности. Его может вызвать сбой системы охлаждения устройства или неисправность одного из узлов. Для профилактики перегрева иногда используют реле, которое:

  • подключается ко встроенным в обмотки статора датчикам температуры для контроля нагрева и реакции на признаки перегрева;
  • размыкает цепь, как только температура, фиксируемая датчиком, превышает установленную норму.

Релейная защита электродвигателя от перегрева не всегда обоснована, поскольку сам по себе (при работающей системе охлаждения) он не перегревается. Чаще перегрев связан с коротким замыканием в одной из обмоток или перегрузкой, а на эти факторы работают другие меры профилактики.

Перегрузки

Перегрузка – причина поломок, аварий, ремонтов механизмов, еще более частая, чем перегрев. Точнее, последний как раз обычно перегрузкой и вызван, именно он указывает на ее присутствие. Даже больше: перегрев – это главная проблема перегрузки, во избежание чрезмерного нагрева ее и нужно предупреждать.

Учитывая вышесказанное, логично, что строится защита электродвигателя от перегрузки на применении плавких материалов и элементов, чувствительных к изменениям температуры. Реализован принцип в тепловых реле и автоматических аппаратах мгновенного выключения с тепловыми расцепителями. Обязательный элемент – термодатчик, встраиваемый в его обмотках.

В релейных системах с асинхронными электродвигателями используют соответствующие термочувствительные реле. Их расцепитель срабатывает, когда сила тока превышает заданные нормальные значения.

Альтернативой описанным методам являются установки с часовым механизмом на реле. Это самый простой вариант: сеть расцепляется по времени после отработки заданного промежутка. Время работы программируется.

Попадание воды

Асинхронный электродвигатель чувствителен к попаданию внутрь его корпуса влаги. Потому защита от воды у него реализована на нескольких уровнях. Первый – еще на этапе производства. В ПТЦ «Привод» применяют передовые технологии, чтобы минимизировать вероятность разгерметизации корпуса и попадания в него водных брызг (IP54) или струй (максимальная степень защиты электродвигателя, водонепроницаемый корпус класса IP56).

При качественном исполнении изоляции в обмотках двигателя вода в целом ему и не опасна. Защита на пользовательском уровне нужна не столько самому механизму, сколько контактам подключенных фаз и устройств. Они должны быть изолированы.

Выбор методов защиты электрического двигателя

Выбор защиты электродвигателя – это всегда индивидуальный комплекс решений. Потому что только пользователь знает все об условиях работы электрического оборудования, режимах нагрузки, факторах риска. В любом случае система мер быть комплексной (многоступенчатой) и подбираться:

  • по результатам анализа текущих условий установки;
  • в соответствии с квалификационными возможностями покупателя (персонал в штате, который сможет обслуживать электродвигатель);
  • на базе анализа статистики аварийности электрооборудования в конкретном месте эксплуатации (производственном цехе или на стройплощадке).

Внимание стоит уделить не только эффективности защиты асинхронного электродвигателя, но и удобству ее использования, простоте реализации, обслуживания. Главное требование – максимально быстрое срабатывание при ненормальных условиях работы в сочетании с минимальным количеством ложных срабатываний. От того, насколько правильно выбрана система и отрегулированы защитные устройства, зависит соответствие этому требованию.

Источник: reductor58.ru