Претоварване на електродвигателя възниква в следните случаи:

· При продължително стартиране или самостоятелен старт;

· По технологични причини и претоварване на механизмите;

· В резултат на скъсване на една фаза;

· При повреда на механичната част на електродвигателя или механизма, причиняваща увеличаване на момента M s и забавяне на електродвигателя.

Претоварванията са стабилни и краткотрайни. Само постоянните претоварвания са опасни за електродвигателя.

Значително увеличение на тока на електродвигателя се получава и при загуба на фаза, която се получава например при електрически двигатели, защитени с предпазители, когато един от тях изгори. При номинално натоварване, в зависимост от параметрите на електродвигателя, увеличението на тока на статора в случай на прекъсване на фазата ще бъде приблизително (1,6 ÷ 2,5) I ном. Това претоварване е устойчиво. Стабилни са и свръхтокове, причинени от механични повреди на електродвигателя или завъртяния от него механизъм и претоварване на механизма.

Основната опасност от свръхтокове за електродвигател е съпътстващото повишаване на температурата на отделните части и преди всичко на намотките. По-високите температури ще ускорят влошаването на изолацията на намотката и ще намалят живота на двигателя.

Когато вземат решение за инсталиране на защита от претоварване на електродвигателя и естеството на неговото действие, те се ръководят от условията на неговата работа.

На електрически двигатели на механизми, които не са подложени на технологични претоварвания (например циркулационни електродвигатели, захранващи помпи и др.) и нямат тежки условия на стартиране или самозапускане, защитата от претоварване не е инсталирана.

На електродвигатели, подложени на технологични претоварвания (например електродвигатели на мелници, трошачки, драгажни помпи и др.), както и на електродвигатели, чието самозапуск не е осигурено, трябва да се монтира защита от претоварване.

Защитата от претоварване се изпълнява с изключване в случай, че не е осигурено самозапускане на електродвигателите или технологичното претоварване не може да бъде отстранено от механизма без спиране на електродвигателя.

Защитата от претоварване на електродвигателя се извършва с ефект върху разтоварването на механизма или сигнал, ако технологичното претоварване може да бъде отстранено от механизма автоматично или ръчно от персонал без спиране на механизма и електродвигателите са под надзора на персонала .

При електрически двигатели на механизми, които могат да имат както претоварване, което може да бъде елиминирано по време на работа на механизма, така и претоварване, чието отстраняване е невъзможно без спиране на механизма, е препоръчително да се предвиди действието на защита срещу свръхтокове с по-кратко време закъснение за разтоварване на механизма (ако е възможно) и по-дълго забавяне за изключване на електродвигателя ... Отговорните електродвигатели за спомагателни нужди на електроцентралите са под постоянен надзор на дежурния персонал, поради което защитата им от претоварване се осъществява основно с ефект върху сигнала.

Термична релейна защита. По-добре от другите, термичните релета, които реагират на количеството топлина, генерирано в съпротивлението на нагревателния му елемент, могат да осигурят характеристика, приближаваща се до характеристиката на претоварване на електрически двигател.

Защита от претоварване с токови релета. За защита на електродвигателите от претоварване обикновено се използва защита от свръхток с помощта на токови релета с ограничени характеристики на забавяне от типа PT-80 или защита от свръхток, изпълнена чрез комбинация от релета за моментен ток и реле за време.

При работа с асинхронни електродвигатели, като всяко друго електрическо оборудване, могат да възникнат неизправности - неизправности, често водещи до аварийна работа, повреда на двигателя. нейният преждевременен провал.

Преди да преминете към методите за защита на електродвигателите, си струва да разгледате основните и най-често срещаните причини за аварийна работа на асинхронни електродвигатели:

• Еднофазни и междуфазни къси съединения - в кабела, в клемната кутия на електродвигателя, в намотката на статора (на корпуса, къси съединения от завой до завой).

Късите съединения са най-опасният вид неизправност в електрическия двигател, тъй като те са придружени от появата на много високи токове, водещи до прегряване и изгаряне на намотките на статора.

Честа причина за термично претоварване на електродвигател, водещо до неправилна работа, е загубата на една от фазите на захранване. Това води до значително увеличаване на тока (два пъти от номиналния) в статорните намотки на другите две фази.

Резултатът от термично претоварване на електродвигателя е прегряване и разрушаване на изолацията на намотките на статора, което води до късо съединение на намотките и неизползваемост на електродвигателя.

Защитата на електродвигателите от токови претоварвания се състои в своевременното изключване на електродвигателя, когато се появят големи токове в неговата захранваща верига или верига за управление, тоест при късо съединение.

За защита на електродвигателите от късо съединение се използват предпазители, електромагнитни релета, автоматични превключватели с електромагнитно освобождаване, избрани по такъв начин, че да могат да издържат на големи пускови свръхтокове, но незабавно се задействат при възникване на токове на късо съединение.

За да предпази електродвигателите от термични претоварвания, във веригата за свързване на електродвигателя е включено термично реле, което има контакти на управляващата верига - през тях се подава напрежение към бобината на магнитния стартер.

При термични претоварвания тези контакти се отварят, прекъсвайки захранването на бобината, което води до връщане на групата захранващи контакти в първоначалното си състояние - електродвигателят е изключен.

Прост и надежден начин за защита на електродвигателя от загуба на фаза е да добавите допълнителен магнитен стартер към неговата схема на свързване:

Включването на прекъсвача 1 води до затваряне на захранващата верига на намотката на магнитния стартер 2 (работното напрежение на тази намотка трябва да бъде ~ 380 V) и затварянето на захранващите контакти 3 на този стартер, чрез което (използва се само един контакт) захранването се подава към бобината на магнитния стартер 4.

Чрез включване на бутона "Старт" 6 чрез бутона "Стоп" 8, захранващата верига на бобината 4 на втория магнитен стартер се затваря (работното му напрежение може да бъде 380 или 220 V), неговите захранващи контакти 5 са ​​затворени и напрежението се подава към двигателя.

Когато бутонът "Старт" 6 бъде освободен, напрежението от захранващите контакти 3 ще премине през нормално отворения блоков контакт 7, осигурявайки непрекъснатостта на захранващата верига на намотката на магнитния стартер.

Както се вижда от тази схема за защита на двигателя, ако по някаква причина една от фазите отсъства, напрежението няма да потече към двигателя, което ще го предпази от термични претоварвания и преждевременна повреда.

Мек старт на електродвигателите

Ежедневието като електротехник. Трифазна защита на двигателя.

Защита от претоварване на двигателя

За да се избегнат неочаквани повреди, скъпи ремонти и последващи загуби поради престой на двигателя, е много важно да се оборудва двигателят със защитно устройство.

Защитата на двигателя има три нива:

Външна защита от късо съединение на инсталацията ... Външните защитни устройства обикновено са различни видове предпазители или релета за защита от късо съединение. Защитните устройства от този тип са задължителни и официално одобрени, монтирани са в съответствие с правилата за безопасност.

Външна защита от претоварване , т.е. защита срещу претоварване на двигателя на помпата и следователно предотвратяване на повреда и неизправност на електродвигателя. Това е защита от свръхток.

Вградена защита на двигателя със защита от прегряване за да избегнете повреда и неизправност на електродвигателя. Вграденото защитно устройство винаги изисква външен превключвател, а някои видове вградена защита на двигателя дори изискват реле за претоварване.

Възможни условия за повреда на двигателя

По време на работа могат да възникнат различни неизправности. Ето защо е много важно да се предвиди възможността за повреда и причините за нея предварително и да се защити двигателят възможно най-добре. По-долу е даден списък на неизправности, при които може да се избегне повреда на двигателя:

Лошо качество на захранването:

Високо напрежение

Под напрежение

Небалансирано напрежение/ток (пренапрежения)

Промяна на честотата

Неправилна инсталация, нарушаване на условията за съхранение или неизправност на самия електродвигател

Постепенно повишаване на температурата и надхвърляне на допустимата граница:

Недостатъчно охлаждане

Висока температура на околната среда

Намалено атмосферно налягане (работа на голяма надморска височина над морското равнище)

Висока температура на течността

Твърде висок вискозитет на работния флуид

Често включване/изключване на електродвигателя

Твърде висок момент на инерция на товара (различен за всяка помпа)

Рязко повишаване на температурата:

Заключен ротор

Загуба на фаза

За да се защити мрежата от претоварвания и къси съединения, когато възникне някое от горните условия на повреда, е необходимо да се определи кое устройство за защита на мрежата ще се използва. Той трябва автоматично да изключи захранването от електрическата мрежа. Предпазителят е най-простото устройство, което има две функции. По правило предпазителите са свързани помежду си с помощта на авариен прекъсвач, който може да изключи двигателя от електрическата мрежа. На следващите страници ще разгледаме три вида предпазители по отношение на техния принцип на работа и тяхното приложение: превключвател на предпазители, бързодействащи предпазители и предпазители с забавяне на времето.

Превключвателят на предпазителя е авариен ключ и предпазител, комбинирани в един корпус. Прекъсвачът може да се използва за отваряне и затваряне на веригата ръчно, докато предпазителят предпазва двигателя от свръхток. Превключвателите обикновено се използват във връзка със сервизни дейности, когато е необходимо да се прекъсне захранването.

Аварийният превключвател има отделен капак. Този капак предпазва персонала от случаен контакт с електрически клеми и също така предпазва превключвателя от окисляване. Някои EPO имат вградени предпазители, други се доставят без вградени предпазители и са оборудвани само с превключвател.

Устройството за защита от свръхток (предпазител) трябва да прави разлика между свръхток и късо съединение. Например, незначителни краткосрочни свръхтокове са напълно приемливи. Но с по-нататъшно увеличаване на тока, защитното устройство трябва да се задейства незабавно. Много е важно незабавно да се предотврати късо съединение. Прекъсвачът с предпазител е пример за устройство, използвано за защита от свръхток. Правилно оразмерените предпазители в прекъсвача ще отворят веригата в случай на свръхтокове.

Бързо изгорящи предпазители

Бързодействащите предпазители осигуряват отлична защита от късо съединение. Въпреки това, краткотрайните претоварвания, като например стартовия ток на електрически двигател, могат да причинят счупване на този тип предпазител. Следователно бързодействащите предпазители се използват най-добре в мрежи, които не са подложени на значителни преходни токове. Обикновено тези предпазители ще издържат около 500% от номиналния си ток за една четвърт от секундата. След това време вложката на предпазителя се топи и веригата се отваря. Ето защо, във вериги, където пусковият ток често надвишава 500% от номинала на предпазителя, бързо изгорящи предпазители не се препоръчват.

Предпазители за забавяне на времето

Този тип предпазител осигурява както защита от претоварване, така и защита от късо съединение. Като правило те позволяват 5 пъти по-голям номинален ток за 10 секунди, а дори по-високи токове за по-кратко време. Това обикновено е достатъчно, за да поддържа двигателят да работи, без да отваряте предпазителя. От друга страна, ако възникнат претоварвания, които продължават по-дълго от времето на топене на стопяемия елемент, веригата също ще се отвори.

Времето на предпазителя е времето, необходимо на предпазителя (проводника) да се стопи, за да се отвори веригата. За предпазителите времето за реакция е обратно пропорционално на текущата стойност - това означава, че колкото по-голям е свръхтокът, толкова по-кратък е периодът от време за прекъсване на веригата.

Като цяло може да се каже, че двигателите на помпата имат много кратко време за ускорение: по-малко от 1 секунда. Следователно предпазителите с забавяне на времето с номинален ток, съответстващ на тока на пълно натоварване на двигателя, са подходящи за двигатели.

Илюстрацията вдясно показва принципа на характеристиката на времето на работа на предпазителя. Абсцисата показва връзката между действителния ток и тока на пълно натоварване: ако двигателят черпи ток при пълно натоварване или по-малко, предпазителят няма да се отвори. Но когато токът е 10 пъти по-голям от тока на пълно натоварване, предпазителят ще се отвори почти мигновено (0,01 s). Времето за реакция се нанася по оста на ординатите.

По време на стартиране през асинхронния двигател протича доста голям ток. В много редки случаи това ще доведе до изключване с помощта на релета или предпазители. За намаляване на стартовия ток се използват различни методи за стартиране на електродвигателя.

Какво е прекъсвач и как работи?

Прекъсвачът е устройство за защита от свръхток. Той автоматично ще отвори и затвори веригата при зададената стойност на свръхток. Ако прекъсвачът се използва в рамките на неговия работен обхват, отварянето и затварянето не му вреди. След като възникне претоварване, прекъсвачът може лесно да бъде активиран отново, като просто го нулирате.

Има два вида прекъсвачи: термични и магнитни.

Термични прекъсвачи

Термичните прекъсвачи са най-надеждният и икономичен тип защитни устройства, които са подходящи за електрически двигатели. Те могат да се справят с високите амплитуди на тока, които възникват при стартиране на двигателя и предпазват двигателя от неизправности като блокиран ротор.

Магнитни прекъсвачи

Магнитните прекъсвачи са точни, надеждни и икономични. Магнитният прекъсвач е устойчив на температурни промени, т.е. промените в температурата на околната среда не влияят на неговата граница на реакция. В сравнение с термичните прекъсвачи, магнитните прекъсвачи имат по-прецизно време за реакция. Таблицата показва характеристиките на два вида прекъсвачи.

Работен диапазон на прекъсвача

Прекъсвачите се различават по нивото на тока на изключване. Това означава, че винаги трябва да избирате прекъсвач, който може да издържи на най-високия ток на късо съединение, който може да възникне в дадена система.

Функции на релето за претоварване

Реле за претоварване:

При стартиране на електродвигателя им е позволено да издържат на временни претоварвания, без да прекъсват веригата.

Отворете веригата на двигателя, ако токът надвишава максимално допустимата стойност и има опасност от повреда на двигателя.

Задайте в начална позиция автоматично или ръчно след елиминиране на претоварването.

IEC и NEMA стандартизират класовете на изключване на реле за претоварване.

Като цяло, релетата за претоварване реагират на условия на претоварване според характеристиката на пикапа. За всеки стандарт (NEMA или IEC) продуктовите класификации определят колко време отнема на релето да се задейства при претоварване. Най-често срещаните класове са 10, 20 и 30. Числовото обозначение отразява времето, необходимо за работа на релето. Реле за претоварване от клас 10 работи за 10 секунди или по-малко при 600% пълен ток на натоварване, реле от клас 20 работи за 20 секунди или по-малко, а реле от клас 30 работи за 30 секунди или по-малко.

Наклонът на характеристиката на изключване зависи от класа на защита на двигателя. IEC двигателите обикновено са пригодени за конкретно приложение. Това означава, че релето за претоварване може да се справи с излишния ток, който е много близо до максималната производителност на релето. Клас 10 е най-често срещаният клас за IEC двигатели. Двигателите NEMA имат по-голям вътрешен кондензатор, така че клас 20 се използва по-често.

Релета от клас 10 обикновено се използват за помпени двигатели, тъй като времето за ускорение на двигателите е около 0,1-1 секунди. Много промишлени натоварвания с висока инерция изискват за работа реле от клас 20.

Предпазителите служат за защита на инсталацията от повреди, които могат да бъдат причинени от късо съединение. Следователно предпазителите трябва да са с достатъчен капацитет. По-ниските токове са изолирани с реле за претоварване. Тук номиналният ток на предпазителя не съответства на работния обхват на електродвигателя, а на тока, който може да повреди най-слабите компоненти на инсталацията. Както бе споменато по-рано, предпазителят осигурява защита от късо съединение, но не и защита от претоварване с нисък ток.

Фигурата показва най-важните параметри, които формират основата за координирана работа на предпазители в комбинация с реле за претоварване.

Много е важно предпазителят да изгори преди други части на инсталацията да бъдат термично повредени от късо съединение.

Модерни външни релета за защита на двигателя

Усъвършенстваните външни системи за защита на двигателя също осигуряват защита срещу пренапрежение, фазов дисбаланс, ограничаване на броя на включване/изключване и елиминиране на вибрациите. В допълнение, те позволяват температурите на статора и лагера да бъдат наблюдавани чрез температурен сензор (PT100), за измерване на съпротивлението на изолацията и за записване на температурата на околната среда. В допълнение към това, усъвършенстваните външни системи за защита на двигателя могат да приемат и обработват сигнала от вградената термична защита. По-нататък в тази глава ще разгледаме термичния протектор.

Външните релета за защита на двигателя са предназначени за защита на трифазни електродвигатели от опасност от повреда на двигателя за кратък или по-дълъг период на работа. В допълнение към защитата на двигателя, външното защитно реле има редица функции, които осигуряват защита на електродвигателя в различни ситуации:

Предоставя сигнал преди да възникне неизправност в резултат на целия процес

Диагностицира възникнали неизправности

Позволява ви да проверите работата на релето по време на поддръжка

Следи температурата и вибрациите в лагерите

Реле за претоварване може да бъде свързано към централна система за управление на сградата за непрекъснат мониторинг и онлайн отстраняване на неизправности. Ако в релето за претоварване е инсталирано външно защитно реле, има по-малко престой поради прекъсване на процеса поради повреда. Това се постига чрез бързо откриване на неизправности и избягване на повреда на двигателя.

Например, електрически двигател може да бъде защитен от:

Претоварване

Блокиране на ротора

Заглушаване

Често рестартиране

Отворена фаза

Късо към земята

Прегряване (чрез сигнал от двигателя през сензор PT100 или термистори)

Нисък ток

Предупреждение за претоварване

Настройка на външно реле за претоварване

Токът на пълно натоварване при специфичното напрежение, посочено на табелката с данни, е указанието за настройка на релето за претоварване. Тъй като в мрежите на различните страни има различни напрежения, електродвигателите за помпи могат да се използват както при 50 Hz, така и при 60 Hz в широк диапазон на напрежението. Поради тази причина обхватът на тока е посочен на табелката на двигателя. Ако знаем напрежението, можем да изчислим точния токов капацитет.

Пример за изчисление

Познавайки точното напрежение за инсталацията, можете да изчислите тока на пълно натоварване при 254/440 Y B, 60 Hz.

Данните се показват на табелката, както е показано на илюстрацията.

Изчисления за 60 Hz

Коефициентът на усилване на напрежението се определя от следните уравнения:

Изчисляване на действителния ток при пълно натоварване (I):

(Текущи стойности за връзки триъгълник и звезда при минимални напрежения)

(Текущи стойности за връзки триъгълник и звезда при максимални напрежения)

Токът на пълно натоварване вече може да се изчисли по първата формула:

Аз за "триъгълник":

Аз за "звезда":

Стойностите за тока на пълно натоварване съответстват на допустимия ток на пълно натоварване на двигателя при 254 Δ / 440 Y V, 60 Hz.

внимание : външното реле за претоварване на двигателя винаги е настроено на номиналния ток, посочен на табелката.

Въпреки това, ако двигателите са проектирани с коефициент на натоварване, който след това е посочен на табелката с данни, например 1.15, токът на зададената точка за релето за претоварване може да се увеличи с 15% в сравнение с тока на пълно натоварване или амперите на фактора на обслужване (SFA), което обикновено се посочва на табелката.

Защо е необходима вградената защита на двигателя, ако двигателят вече е оборудван с реле за претоварване и предпазители? В някои случаи релето за претоварване няма да регистрира претоварването на двигателя. Например в ситуации:

Когато двигателят е затворен (недостатъчно охладен) и бавно се нагрява до опасна температура.

При високи температури на околната среда.

Когато външната защита на двигателя е настроена на твърде висок ток на изключване или е настроена неправилно.

Когато двигателят се рестартира няколко пъти за кратък период от време и стартовият ток загрява двигателя, което в крайна сметка може да го повреди.

Нивото на защита, което може да осигури вътрешна защита, е определено в IEC 60034-11.

TP обозначение

TP означава термична защита. Има различни видове термична защита, които се обозначават с TP код (TPxxx). Кодът включва:

Типът термично претоварване, за който е проектирана термичната защита (1-ва цифра)

Брой нива и вид действие (2-ра цифра)

При помпените двигатели най-често срещаните TP обозначения са:

TP 111: Постепенна защита от претоварване

TP 211: Защита както от бързо, така и от постепенно претоварване.

Показване на допустимото ниво на температура, когато двигателят е изложен на високи температури. Категория 2 позволява по-високи температури от категория 1.

Всички еднофазни двигатели на Grundfos са оборудвани със защита от свръхток и температура в съответствие с IEC 60034-11. Типът защита на двигателя TP 211 означава, че той реагира както на постепенно, така и на бързо повишаване на температурата.

Нулирането на данните в устройството и връщането в изходна позиция се извършва автоматично. Трифазните двигатели на Grundfos MG от 3,0 kW са оборудвани с PTC температурен сензор като стандарт.

Тези двигатели са тествани и одобрени като двигатели TP 211, които реагират както на бавно, така и на бързо повишаване на температурата. Други електрически двигатели, използвани за помпи на Grundfos (MMG модели D и E, Siemens и др.), могат да бъдат класифицирани като TP 211, но обикновено имат защита тип TP 111.

Винаги трябва да се спазва информацията на табелката. Информация за вида на защитата на даден двигател може да се намери на табелката с данни - TP (термична защита) съгласно IEC 60034-11. Обикновено вътрешната защита може да бъде организирана с помощта на два вида защитни устройства: устройства за термична защита или термистори.

Устройства за термична защита, вградени в клемната кутия

Термичните протектори или термостатите използват биметален прекъсвач с дисков тип с бързо действие, за да отварят и затварят веригата, когато се достигне определена температура. Термичните протектори се наричат ​​още "Klixons" (от Texas Instruments). Веднага щом биметалният диск достигне зададената температура, той отваря или затваря групата от контакти в свързаната управляваща верига. Термостатите са оборудвани с контакти за нормално отворен или нормално затворен режим, но едно и също устройство не може да се използва и за двата режима. Термостатите са предварително калибрирани от производителя и не могат да се променят. Дисковете са херметически затворени и са разположени на клемния блок.

Термостатът може да подава напрежение към алармената верига - ако е нормално отворена, или термостатът може да обезвреди двигателя - ако е нормално затворен и свързан последователно с контактора. Тъй като термостатите са разположени на външната повърхност на краищата на бобината, те реагират на температурата на мястото. По отношение на трифазните електродвигатели, термостатите се считат за нестабилна защита при условия на спиране или други условия на бързи температурни промени. В еднофазните двигатели термостатите се използват за защита срещу блокиран ротор.

Термичен прекъсвач, вграден в намотките

Термичните протектори могат да бъдат вградени и в намотките, вижте илюстрацията.

Те действат като мрежов ключ както за еднофазни, така и за трифазни двигатели. При монофазни двигатели до 1,1 kW устройството за термична защита е инсталирано директно в главната верига, за да действа като устройство за защита на намотките. Klixon и Thermik са примери за термични прекъсвачи. Тези устройства се наричат ​​още PTO (Protection Thermique a Ouverture).

Вътрешен монтаж

Монофазните двигатели използват един единствен термичен прекъсвач. При трифазните двигатели има два последователно свързани ключа, разположени между фазите на двигателя. По този начин и трите фази са в контакт с термичния превключвател. Термичните прекъсвачи могат да бъдат монтирани в края на намотките, но това води до увеличаване на времето за реакция. Превключвателите трябва да бъдат свързани към външна система за управление. Това предпазва двигателя от постепенно претоварване. За термични прекъсвачи не се изисква усилвателно реле.

Термичните превключватели НЕ ЗАЩИТАВАТ двигателя, ако роторът е заключен.

Принципът на действие на топлинния прекъсвач

Графиката вдясно показва съпротивление спрямо температура за стандартен термичен прекъсвач. Всеки производител има свои собствени характеристики. TN обикновено се намира в диапазона 150-160 ° C.

Връзка

Свързване на трифазен електродвигател с вграден термопревключвател и реле за претоварване.

TP нотация на графиката

Защита съгласно IEC 60034-11:

TP 111 (постепенно претоварване). За да се осигури защита в случай на блокиран ротор, електродвигателят трябва да бъде оборудван с реле за претоварване.

Вторият тип вътрешна защита са термистори или сензори с положителен температурен коефициент (PTC). Термисторите са вградени в намотките на електродвигателя и го предпазват от блокиран ротор, продължително претоварване и високи температури на околната среда. Термичната защита се осигурява чрез наблюдение на температурата на намотките на двигателя с помощта на PTC сензори. Ако температурата на намотките надвиши температурата на изключване, съпротивлението на сензора се променя в зависимост от промяната на температурата.

В резултат на тази промяна вътрешните релета деактивират управляващия контур на външния контактор. Електрическият двигател се охлажда и се възстановява приемливата температура на намотката на електродвигателя, съпротивлението на сензора се намалява до първоначалното ниво. В този момент контролният модул автоматично се връща в първоначалното си положение, освен ако преди това не е бил конфигуриран да нулира и ръчно повторно активира.

Ако термисторите са монтирани в краищата на самите бобини, защитата може да бъде класифицирана само като TP 111. Причината е, че термисторите нямат пълен контакт с краищата на бобината и следователно не могат да реагират толкова бързо, колкото ако са били първоначално вграден в намотката.

Термисторната температурна сензорна система се състои от последователни сензори с положителен температурен коефициент (PTC) и твърд електронен превключвател в затворена контролна кутия. Комплектът сензори се състои от три - по един на фаза. Съпротивлението в сензора остава сравнително ниско и постоянно в широк температурен диапазон, с рязко увеличение при температурата на реакция. В такива случаи сензорът действа като твърд термичен прекъсвач и обезврежда релето за наблюдение. Релето отваря веригата за управление на целия механизъм, за да изключи защитеното оборудване. Когато температурата на намотката се възстанови до приемлива стойност, управляващият блок може да се нулира ръчно.

Всички двигатели на Grundfos от 3 kW и повече са оборудвани с термистори. Термисторната система с положителен температурен коефициент (PTC) се счита за устойчива на грешки, тъй като повредата на сензора или прекъсването на проводника на сензора създава безкрайно съпротивление и системата реагира по същия начин, както когато температурата се повиши - релето за наблюдение е изключено. заредени с енергия.

Принципът на работа на термистора

Критичните съотношения съпротивление/температура за сензорите за защита на двигателя са определени в DIN 44081 / DIN 44082.

DIN кривата показва съпротивлението в термисторните сензори спрямо температурата.

В сравнение с PTO термисторите имат следните предимства:

По-бърза реакция поради по-малък обем и тегло

По-добър контакт с намотката на двигателя

На всяка фаза са монтирани сензори

Осигурява защита, когато роторът е блокиран

TP обозначение за двигател с PTC

Защитата на двигателя TP 211 се реализира само когато PTC термисторите са напълно монтирани в краищата на намотките в завода. Защитата TP 111 може да се реализира само чрез самостоятелна инсталация на място. Двигателят трябва да бъде тестван и сертифициран за съответствие с маркировката TP 211. Ако двигателят с PTC термистори е защитен от TP 111, той трябва да бъде оборудван с реле за претоварване, за да се предотвратят последствията от блокиране.

Съединение

Фигурите вдясно показват диаграмите за свързване на трифазен електродвигател, оборудван с PTC термистори със задействащи устройства Siemens. За да приложите защита както срещу постепенно, така и срещу бързо претоварване, препоръчваме следните опции за свързване на двигатели, оборудвани с PTC сензори със защита TP 211 и TP 111.

Ако двигателят с термистор е обозначен с TP 111, това означава, че двигателят е защитен само срещу постепенно претоварване. За да предпази двигателя от бързо претоварване, двигателят трябва да бъде оборудван с реле за претоварване. Релето за претоварване трябва да бъде свързано последователно с PTC релето.

Двигателят TP 211 е защитен само ако PTC термисторът е напълно интегриран в намотките. Защитата TP 111 се реализира само при независимо свързване.

Термисторите са проектирани в съответствие с DIN 44082 и могат да издържат натоварване от Umax 2,5 V DC. Всички разединителни елементи са проектирани да приемат сигнали от термистори DIN 44082, т.е. термистори на Siemens.

Забележка: Много е важно вграденото PTC устройство да е свързано последователно с релето за претоварване. Многократното повторно захранване на релето за претоварване може да доведе до изгаряне в случай на спиране на двигателя или стартиране с висока инерция. Ето защо е много важно данните за температурата и консумацията на ток на PTC устройството и релето

Защитата от претоварване на електродвигателя днес е една от основните задачи, които трябва да бъдат решени, за да работи успешно това устройство. Тези видове двигатели се използват доста широко и затова са измислени много начини за защитата им от различни негативни ефекти.

Нива на защита

Има голямо разнообразие от устройства за защита на това оборудване, но всички те могат да бъдат разделени на нива.

• Външно ниво на защита от късо съединение. Най-често тук се използват различни видове релета. Тези устройства и нивото на защита са на официално ниво. С други думи, това е задължителен елемент за защита, който трябва да бъде инсталиран в съответствие с правилата за безопасност на територията на Руската федерация.
• Релето за защита от претоварване на електродвигателя ще помогне да се избегнат различни критични повреди по време на работа, както и възможни повреди. Тези устройства също принадлежат към нивото на външна защита.
• Вътрешен защитен слой предотвратява възможно прегряване на частите на двигателя. Това понякога се прави с помощта на външни превключватели и понякога релета за претоварване.

Причини за хардуерни повреди

Днес има голямо разнообразие от проблеми, поради които работата на електродвигателя може да бъде нарушена, ако не е оборудван със защитни устройства.

1. Ниско ниво на електрическо напрежение или, обратно, твърде високо ниво на захранване може да причини повреда.
2. Възможна е повреда поради факта, че честотата на захранването на тока ще се променя твърде бързо и често.
3. Неправилната инсталация на уреда или неговите компоненти също може да бъде опасна.
4. Повишаване на температурата до критична стойност или по-висока.
5. Твърде малкото охлаждане също води до повреди.
6. Повишената температура на околната среда има силно отрицателно въздействие.
7. Малцина знаят, че ниското налягане или инсталирането на двигателя доста над морското равнище, което причинява ниско налягане, също имат отрицателно въздействие.
8. Естествено е необходимо да се предпази електродвигателят от претоварвания, които могат да възникнат поради прекъсване на захранването.
9. Честото включване и изключване на устройството е отрицателен дефект, който също трябва да бъде отстранен с помощта на защитни устройства.

Предпазители

Пълното наименование на защитното оборудване е ключ с предпазител. Това устройство съчетава както прекъсвач, така и предпазител, които са разположени в един корпус. Превключвателят може да се използва и за ръчно отваряне или затваряне на веригата. Предпазителят е защитата на електродвигателя срещу свръхток.

Струва си да се отбележи, че дизайнът на аварийния превключвател предвижда специален корпус, който предпазва персонала от случаен контакт с клемите на устройството, както и самите контакти от окисляване.

По отношение на предпазителя, това устройство трябва да може да прави разлика между свръхток и късо съединение във веригата. Това е много важно, тъй като краткосрочните условия на свръхток са приемливи. Въпреки това, токовата защита на двигателя от претоварване трябва да се задейства незабавно, ако този параметър продължи да нараства.

Предпазители за късо съединение

Има вид предпазител, който е предназначен да предпазва уреда от късо съединение (късо съединение). Тук обаче си струва да се отбележи, че бързодействащият предпазител може да се повреди, ако възникне краткотрайно претоварване при стартиране на устройството, тоест увеличаване на началния ток. Поради тази причина такива устройства обикновено се използват в мрежи, където такъв скок не е възможен. Що се отнася до самото устройство за защита от претоварване на двигателя, бързоизгарящият се предпазител може да издържи ток, който ще надвиши номинала си с 500%, ако разликата продължи не повече от четвърт секунда.

Предпазители за забавяне на времето

Развитието на технологиите доведе до факта, че беше възможно да се създаде устройство за защита както от претоварване, така и от късо съединение едновременно. Това е предпазителят за забавяне на времето. Особеността е, че е в състояние да издържи 5-кратно увеличение на тока, ако продължи не повече от 10 секунди. Възможно е още по-силно увеличение на параметъра, но за по-кратък период преди задействането на предпазителя. Въпреки това, по-често, отколкото не, интервал от 10 секунди е достатъчен както за стартиране на двигателя, така и за предотвратяване на избухването на предпазителя. Защита от претоварване, защита от късо съединение, както и друг вид електродвигател, такова устройство се счита за едно от най-надеждните.

Тук също си струва да се отбележи как се определя времето за реакция на това защитно устройство. Времето за реакция на предпазителя е сегментът, през който неговият стопяем елемент (жица) се топи. Когато жицата се разтопи напълно, веригата се отваря. Ако говорим за зависимостта на времето на пътуване от претоварване за тези видове защитно оборудване, тогава те са обратно пропорционални. С други думи, токовата защита на електродвигателя срещу претоварване работи по следния начин - колкото по-висок е токът, толкова по-бързо се топи проводникът, което означава, че времето за изключване на веригата се намалява.

Магнитни и термични устройства

Днес автоматичните устройства от термичен тип се считат за най-надеждните и икономични устройства за защита на електрически двигател от термични претоварвания. Тези устройства също са в състояние да издържат на високите амплитуди на тока, които могат да възникнат по време на стартиране на инструмента. Освен това термичните предпазители предпазват от неизправности като блокиран ротор, например.

Защитата от претоварване на асинхронни електродвигатели може да се извърши с помощта на автоматични магнитни превключватели. Те са много надеждни, точни и икономични. Неговата особеност се крие във факта, че промяната в температурата на околната среда не влияе на границата на неговата работа по температура, което е много важно при някои работни условия. Те също се различават от термичните теми, имат по-точно определено време за реакция.

Реле за претоварване

Функциите на това устройство обаче са доста прости и доста важни.

1. Такова устройство е в състояние да издържи краткотраен спад на тока по време на стартиране на двигателя, без да прекъсва веригата, което е най-важно.
2. Отварянето на веригата се случва, когато токът се увеличи до стойността, когато има заплаха от повреда на защитеното устройство.
3. След премахване на претоварването, релето може да се нулира автоматично или може да се нулира ръчно.

Трябва да се отбележи, че защитата от претоварване на електродвигателя с помощта на реле се извършва в съответствие с характеристиката на реакцията. С други думи, в зависимост от класа на устройството. Най-често срещаните са класове 10, 20 и 30. Първата група са релета, които работят в случай на претоварване, в рамките на 10 секунди и ако числената стойност на тока надвишава 600% от номинала. Втората група се задейства след 20 секунди или по-малко, третата, съответно, след 30 секунди или по-малко.

Предпазители и релета

В днешно време е доста разпространено да се комбинират две средства за защита - предпазители и релета. Тази комбинация работи по следния начин. Предпазителят трябва да предпазва двигателя от късо съединение и следователно трябва да има достатъчно голям капацитет. Поради това не може да защити устройството от по-ниски, но все още опасни токове. Именно за премахване на този недостатък в системата се въвеждат релета, които реагират на по-слаби, но все още опасни колебания на тока. Най-важното в този случай е да настроите предпазителя така, че да се задейства, преди да настъпи някаква повреда.

Външно защитно оборудване

В днешно време доста често се използват усъвършенствани външни системи за защита на двигателя. Те могат да предпазят устройството от пренапрежение, фазов дисбаланс, могат да премахнат вибрациите или да ограничат броя на операциите по включване и изключване. В допълнение, такива инструменти имат вграден термичен сензор, който помага да се следи температурата на лагерите, статора. Друга особеност на такова устройство е, че е в състояние да възприема и обработва цифров сигнал, който създава температурен сензор.

Основната цел на външните защитни съоръжения е да поддържат работата на трифазните двигатели. Освен че може да защити двигателя по време на прекъсване на захранването, такова оборудване има и няколко други предимства.

• Външно устройство може да генерира и сигнализира за неизправност, дори преди да попречи на работата на машината.
• Извършва диагностика на вече възникналите проблеми.
• Позволява ви да проверявате релето по време на поддръжка.

Въз основа на гореизложеното може да се твърди, че има голямо разнообразие от устройства за защита на електрически двигател от претоварване. Освен това всеки от тях е в състояние да предпази устройството от определени негативни влияния и затова е препоръчително да ги комбинирате.

Възниква претоварване на електродвигателите

При продължително стартиране и самостоятелно стартиране,

При претоварване на задвижваните механизми,

· Когато напрежението на клемите на двигателя е ниско.

· При прекъсване на фазата.

Само постоянните претоварвания са опасни за електродвигателя. Свръхтокове, причинени от стартиране или самозапускане на електродвигателя, са краткотрайни и се самоунищожават при достигане на нормалната скорост.

Значително увеличение на тока на електродвигателя се получава и при загуба на фаза, която се получава например при електрически двигатели, защитени с предпазители, когато един от тях изгори. При номинален товар, в зависимост от параметрите на електродвигателя, увеличението на тока на статора в случай на прекъсване на фазата ще бъде приблизително (1,6 ... 2,5) аз ном ... Това претоварване е устойчиво. Стабилни са и свръхтокове, причинени от механични повреди на електродвигателя или завъртяния от него механизъм и претоварване на самия механизъм. Основната опасност от свръхтокове е съпътстващото повишаване на температурата на отделните части и преди всичко на намотките. По-високите температури ускоряват влошаването на изолацията на намотката и съкращават живота на двигателя. Капацитетът на претоварване на електродвигателя се определя от характеристиката на връзката между свръхтока и допустимото време на неговото преминаване:

където T -допустима продължителност на претоварване, s;

А -коефициент в зависимост от вида на изолацията на електродвигателя, както и от честотата и естеството на свръхтокове; за конвенционални двигатели А= 150-250;

ДА СЕ -съотношението на свръхток, т.е. съотношението на тока на електродвигателя Документ за самоличностДа се аз номер.

Тип характеристика на претоварване при постоянно време на нагряване T = 300 s е показано на фиг. 20.2.

Когато вземат решение за инсталиране на реле за претоварване и естеството на неговото действие, те се ръководят от условията на работа на електродвигателя, като се има предвид възможността за стабилно претоварване на неговия задвижващ механизъм:

а... На електродвигателите на механизми, които не са подложени на технологични претоварвания (например циркулационни електродвигатели, захранващи помпи и др.) и нямат тежки условия на стартиране или самозапускане, реле за претоварване може да не се монтира. Въпреки това, монтирането му е препоръчително на двигатели на обекти, които нямат постоянен персонал за поддръжка, предвид опасността от претоварване на двигателя при намалено захранващо напрежение или режим на отворена фаза;

Ориз. 20.2. Характеристика на зависимостта на допустимата продължителност на претоварване от кратното на тока на претоварване

б... На електродвигатели, подложени на технологични претоварвания (например електродвигатели на мелници, трошачки, помпи и др.), както и на електродвигатели, чието самостоятелно стартиране не е осигурено, трябва да се монтира устройство за защита от претоварване;

v... Защитата от претоварване се изпълнява с изключване в случай, че не е осигурено самозапускане на електродвигатели или не може да се отстрани технологично претоварване от механизма без спиране на електродвигателя;

Г... Защитата от претоварване на електродвигателя се извършва с ефект върху разтоварването на механизма или сигнал, ако технологичното претоварване може да бъде отстранено от механизма автоматично или ръчно от персонал без спиране на механизма, а електродвигателите са под наблюдение на персонала ;

д... На електрическите двигатели на механизми, които могат да имат както претоварване, което може да бъде елиминирано по време на работа на механизма, така и претоварване, чието отстраняване е невъзможно без спиране на механизма, е препоръчително да се предвиди действието на реле защита от свръхтокове с по-кратко време закъснение за изключване на електродвигателя; в случаите, когато критичните електродвигатели за спомагателни нужди на електроцентралите са под постоянен надзор на дежурния персонал, тяхната защита от претоварване може да се извърши с въздействие върху сигнала.

Защитата на електрически двигатели, изложени на технологично претоварване, е желателно да има такава, че, от една страна, да предпазва от неприемливи претоварвания, а от друга страна, да дава възможност за пълноценно използване на характеристиката на претоварване на електродвигателя, като се вземе предвид предишното натоварване и температурата на околната среда. Най-добрата характеристика на релейната защита от свръхтокове би била тази, която преминава малко под характеристиката на претоварване (пунктирана крива на фиг. 20.2).

20.4. Защита от претоварване с термично реле... По-добри от другите, те могат да осигурят характеристика, приближаваща се до характеристиката на претоварване на електрически двигател, термични релета, които реагират на количеството топлина Вразпределено в съпротивлението на неговия нагревателен елемент. Термичните релета са направени на принципа да се възползват от разликата в коефициента на линейно разширение на различните метали под въздействието на нагряване. Основата на такова термично реле е биметална плоча, състояща се от метали, запоени по цялата повърхност аи бс много различни коефициенти на линейно разширение. При нагряване плочата се огъва към метала с по-нисък коефициент на разширение и затваря контактите на релето .

Плочата се нагрява от нагревателен елемент, когато през нея преминава ток.

Термичните релета са трудни за поддръжка и настройка, имат различни характеристики на отделните релета, често не отговарят на топлинните характеристики на електродвигателите и имат зависимост от температурата на околната среда, което води до нарушаване на съответствието между топлинните характеристики на релето и електродвигателя. Следователно термичните релета се използват в редки случаи, обикновено в магнитни стартери и прекъсвачи 0,4 kV.

20.5. Защита от претоварване с токови релета... За защита на електродвигателите от претоварване, MTZ обикновено се използва с помощта на реле с ограничени зависими характеристики като RT-80 или MTZ с независими токови релета и релета за време.

Предимствата на MTZ в сравнение с термичните са тяхната по-проста работа и по-лесен избор и настройка на характеристиките на релейната защита. Въпреки това, MTZ не позволява използването на възможностите за претоварване на електродвигателите поради недостатъчното им време на работа при ниски съотношения на тока.

MTZ с независимо забавяне във времето в еднорелеен дизайн обикновено се използва за всички асинхронни електродвигатели за спомагателни нужди на електроцентрали, а в промишлени предприятия - за всички синхронни (когато се комбинира с релейна защита от асинхронен режим) и асинхронни електродвигатели, които са задвижвания на критични механизми, както и за неотговорни асинхронни електродвигатели с време за стартиране повече от 12 ... 13 s.

Релетата за претоварване на времето за ID обаче са по-добре съобразени с термичната характеристика на двигателя и не използват достатъчно капацитета на претоварване на двигателите в диапазона на нисък ток.

Защитата от претоварване със зависима характеристика на забавяне може да се извърши на реле тип PT-80 или цифрово реле.

Работният ток на защитата от претоварване се задава от условието за денастройка от аз номерелектрически мотор:

където до от- коефициент на разстройка, приет равен на 1,05.

Време на действие на MTZ от претоварване т 3 NS трябва да бъде такъв, че да е по-дълъг от времето за стартиране на електродвигателя T започнете , а електродвигателите, участващи в самостартиране, имат повече време за самостоятелно стартиране.

Началното време на асинхронните електродвигатели обикновено е 8 ... 15 s. Следователно, характеристиката на реле със зависима характеристика трябва да има време при пусков ток не по-малко от 12 ... 15 s. При релейна защита от претоварване с независима характеристика, закъснението се приема като 14 ... 20 s.

20.6. Защита от претоварване с термична характеристика за забавяне на цифрово реле.Цифрово реле за защита на двигателя, например, тип MiCOM P220 е термичен модел на двигателя от компонентите на положителната и отрицателната последователност на тока, консумиран от двигателя по такъв начин, че да отчита топлинния ефект на тока в статора и ротора. Компонентът с отрицателна последователност на токовете, протичащи в статора, индуцира токове със значителна амплитуда в ротора, които създават значително повишаване на температурата в намотката на ротора. Резултатът от извършеното добавяне MiCOM P220 е еквивалентният топлинен ток аз д кв. който показва повишаването на температурата, причинено от тока на двигателя. Текущ аз д кв. изчислено според зависимостта:

(20.7)

Пръст на крак- коефициентът на усилване на влиянието на тока на отрицателната последователност отчита повишеното влияние на тока на отрицателната последователност в сравнение с положителната последователност върху нагряването на двигателя. При липса на необходимите данни се приема равно на 4 - за местни двигатели и 6 - за чуждестранни.

Допълнителни релейни функции MiCOM P220, свързан с термично претоварване на двигателя, както следва .

· Забрана за изключване от термично претоварване при стартиране на двигателя.

· Аларма за термично претоварване.

· Забрана за стартиране.

· Продължително стартиране.

· Задържан ротор.

Засядане на ротора на двигателя може да възникне при стартиране на двигателя или по време на неговата работа.

Функцията за блокиране на ротора при работещ двигател се влиза автоматично, когато той бъде успешно завъртян след изтичане на определеното време закъснение.

Цифрови релета Sepam 2000защитата на двигателя срещу продължително стартиране и захващане на ротора се извършва по различен начин. Първата защита се активира и изключва двигателя, ако токът на двигателя от началото на процеса на стартиране надвиши стойността 3 азном за определено време T 1 = 2Tзапочвам. Началото на пускането се открива, когато консумацията на ток се увеличи от 0 до 5% от номиналния ток. Втората защита се задейства, когато стартирането приключи, двигателят работи нормално и в стационарно състояние токът на двигателя изведнъж достига повече от 3 аз nom и се запазва за определено време T 2 = 3-4s.

Дисбаланс.Защитата от претоварване на двигателя с токове с отрицателна последователност предпазва двигателя от подаване на напрежение с обратно въртене на фазите, от прекъсване на фазата, от работа с продължителен дисбаланс на напрежението.

Когато към двигателя се приложи напрежение с обратна последователност на фазите, двигателят започва да се върти в обратна посока, задействаният механизъм може да бъде блокиран или да се върти с момент на съпротивление, който се различава от момента на въртене напред. По този начин величината на тока на отрицателната последователност на двигателя може да варира значително. В случай на прекъсване на фазата, двигателят намалява въртящия момент с 2 пъти и за да го компенсира, токът се увеличава с 1,5 ... 2 пъти.

Ако захранващите напрежения са небалансирани, токът на отрицателна последователност може да има различни величини до най-малките стойности. Появата на тока с отрицателна последователност най-вече влияе върху нагряването на ротора на двигателя, където индуцира токове с двойна честота. Затова е препоръчително да имате защита за аз 2, което би изключило двигателя, за да предотврати прегряване.

Защитата има 2 етапа:

Стъпка аз за бр > определено забавяне във времето. Работният ток се приема равен на (0,2 ... 0,25) аз номердвигател. Времето закъснение трябва да осигури изключване на асиметрични къси съединения в съседната мрежа, за което трябва да бъде една стъпка повече от защитата на захранващия трансформатор:

(20.8)

Стъпка аз обр >> с зависима характеристика на закъснение може да се използва за увеличаване на чувствителността на защитата, ако реалните термични характеристики на двигателя са известни за тока на отрицателна последователност.

Загуба на натоварване... Функцията ви позволява да откриете изключване на двигателя със задвижвания механизъм поради счупване на съединителя, конвейерната лента, изпускане на вода от помпата и др. за намаляване на работния ток на двигателя.

Минимална текуща настройка:

където аз xx - ток на празен ход на двигателя с механизма се определя по време на тестове.

Време закъснение за минимален ток на двигателя tI < се определя въз основа на технологичните характеристики на механизма - възможни краткотрайни изхвърляния на натоварване, при липса на такива съображения се приема за равно на:

Време закъснение за блокиране на автоматичния ток на двигателя T искане забавя автоматичното въвеждане при стартиране на двигателя, ако товарът е свързан към двигателя след неговия завой, или се определя въз основа на технологията на подаване на товара към двигателя, ако товарът е свързан към двигателя постоянно. Зададената точка трябва да бъде равна на времето за завъртане на двигателя плюс необходимия марж:

Брой стартирания на двигателя.При липса на специфични данни за двигателя могат да се следват следните общи съображения:

- Според PTE домашните двигатели трябва да осигурят 2 студен старт и 1 горещ старт.

- Времевата константа за охлаждане на двигателя е 40 минути.

- Следните настройки могат да бъдат направени в автоматичното стартиране на броенето:

Настройка на времето, през което се отчитат стартовете: T брой = 30 минути.

Брой горещи стартове –1. Брой студени стартирания - 2.

Настройка на времето, през което рестартирането е забранено T забрана= 5 минути. Не използвайте минималното време между стартиранията.

Време за разрешаване на самостоятелно стартиране... Трябва да се осигури самостоятелно стартиране на двигателите в електроцентралите с време за прекъсване на захранването от 2,5 s. Въз основа на тези данни се прави изчислителна проверка, за да се осигури самостартиране при прекъсване на електрозахранването на двигателите в електроцентралите.

По този начин за електроцентрали е възможно да се вземе T самозап = 2,5 сек.

За други условия трябва да определите времето, за което е възможно прекъсване на захранването, например времето за работа на ATS, да направите изчислена проверка на самостартиране и ако е предвидено по време на такова прекъсване на захранването, да зададете определеното време на устройството. Ако при прекъсване на захранването не е осигурено самостоятелно стартиране или е забранено, функцията "разрешаване на самостартиране" не се въвежда.

Контролни въпроси

1. Каква защита трябва да имат асинхронните двигатели в съответствие с PUE?

2. Каква защита трябва да имат синхронните двигатели в съответствие с PUE?

3. Как се осъществява защитата и се избират настройките за защита срещу двигатели с късо съединение фаза-фаза?

4. Как се изпълнява защитата и се избират настройките за защита от претоварване на двигателя?

5. Как се осъществява защитата и се избират настройките за защита от понижено напрежение на двигателите?

6. Какви са характеристиките на защитата за синхронни двигатели?