Какая защита должна предусматриваться на электродвигателях
Термозащита электродвигателей
Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку
Для чего нужна встроенная защита двигателя, если электродвигатель уже оснащён реле перегрузки и плавкими предохранителями? В некоторых случаях реле перегрузки не регистрирует перегрузку электродвигателя. Например, в ситуациях:
- Когда электродвигатель закрыт (недостаточно охлаждается) и медленно нагревается до опасной температуры.
- При высокой температуре окружающей среды.
- Когда наружная защита двигателя настроена на слишком высокий ток срабатывания или установлена неправильно.
- Когда электродвигатель перезапускается несколько раз в течение короткого периода времени и пусковой ток нагревает электродвигатель, что в конечном счёте, может его повредить.
Уровень защиты, который может обеспечить внутренняя защита, указывается в стандарте IEC 60034-11.
Обозначение TP
TP — аббревиатура «thermal protection» — тепловая защита. Существуют различные типы тепловой защиты, которые обозначаются кодом TP (TPxxx). Код включает в себя:
- Тип тепловой перегрузки, для которой была разработана тепловая защита (1-я цифра)
- Число уровней и тип действия (2-я цифра)
- Категорию встроенной тепловой защиты (3-я цифра)
В электродвигателях насосов, самыми распространёнными обозначениями TP являются:
TP 111: Защита от постепенной перегрузки
TP 211: Защита как от быстрой, так и от постепенной перегрузки.
Техническая егрузка и ее варианты (1-я цифра)
Количество уровней и функциональная область (2-я цифра)
Категория 1 (3-я цифра)
Только медленно (постоянная перегрузка)
1 уровень при отключении
2 уровня при аварийном сигнале и отключении
Медленно и быстро (постоянная перегрузка, блокировка)
1 уровень при отключении
2 уровня при аварийном сигнале и отключении
Только быстро (блокировка)
1 уровень при отключении
Изображение допустимого температурного уровня при воздействии на электродвигатель высокой температуры. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем категория 1.
Все однофазные электродвигатели Grundfos оснащены защитой двигателя по току и температуре в соответствии с IEC 60034-11. Тип защиты двигателя TP 211 означает, что она реагирует как на постепенное, так и на быстрое повышение температуры.
Сброс данных в устройстве и возврат в начальное положение осуществляется автоматически. Трёхфазные электродвигатели Grundfos MG мощностью от 3.0 кВт стандартно оборудованы датчиком температуры PTC.
Эти электродвигатели были испытаны и одобрены как электродвигатели TP 211, которые реагируют и на медленное, и на быстрое повышение температуры. Другие электродвигатели, используемые для насосов Grundfos (MMG модели D и E, Siemens, и т.п.), могут быть классифицированы как TP 211, но, как правило, они имеют тип защиты TP 111.
Необходимо всегда учитывать данные, указанные на фирменной табличке. Информацию о типе защиты конкретного электродвигателя можно найти на фирменной табличке — маркировка с буквенным обозначением TP (тепловая защита) согласно IEC 60034-11. Как правило, внутренняя защита может быть организована при помощи двух типов устройств защиты: Устройств тепловой защиты или терморезисторов.
Устройства тепловой защиты, встраиваемые в клеммную коробку
В устройствах тепловой защиты, или термостатах, используется биметаллический автоматический выключатель дискового типа мгновенного действия для размыкания и замыкания цепи при достижении определённой температуры. Устройства тепловой защиты называют также «кликсонами» (по названию торговой марки от Texas Instruments). Как только биметаллический диск достигает заданной температуры, он размыкает или замыкает группу контактов в подключённой схеме управления. Термостаты оснащены контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима работы, но одно и то же устройство не может использоваться для двух режимов. Термостаты предварительно откалиброваны производителем, и их установки менять нельзя. Диски герметично изолированы и располагаются на контактной колодке.
Через термостат может подаваться напряжение в цепи аварийной сигнализации — если он нормально разомкнут, или термостат может обесточивать электродвигатель — если он нормально замкнут и последовательно соединён с контактором. Так как термостаты находятся на наружной поверхности концов катушки, то они реагируют на температуру в месте расположения. Применительно к трёхфазным электродвигателям термостаты считаются нестабильной защитой в условиях торможения или в других условиях быстрого изменения температуры. В однофазных электродвигателях термостаты служат для защиты при блокировке ротора.
Тепловой автоматический выключатель, встраиваемый в обмотки
Устройства тепловой защиты могут быть также встроены в обмотки, см. иллюстрацию.
Они действуют как сетевой выключатель как для однофазных, так и для трёхфазных электродвигателей. В однофазных электродвигателях мощностью до 1,1 кВт устройство тепловой защиты устанавливается непосредственно в главном контуре, чтобы оно выполняло функцию устройства защиты на обмотке. Кликсон и Термик — примеры тепловых автоматических выключателей. Эти устройства называют также PTO (Protection Thermique a Ouverture).
Внутренняя установка
В однофазных электродвигателях используется один одинарный тепловой автоматический выключатель. В трёхфазных электродвигателях — два последовательно соединённых выключателя, расположенных между фазами электродвигателя. Таким образом, все три фазы контактируют с тепловым выключателем. Тепловые автоматические выключатели можно установить на конце обмоток, однако это приводит к увеличению времени реагирования. Выключатели должны быть подключены к внешней системе управления. Таким образом электродвигатель защищается от постепенной перегрузки. Для тепловых автоматических выключателей реле — усилителя не требуется.
Тепловые выключатели НЕ ЗАЩИЩАЮТ двигатель при блокировке ротора.
Принцип действия теплового автоматического выключателя
На графике справа показана зависимость сопротивления от температуры для стандартного теплового автоматического выключателя. У каждого производителя эта характеристика своя. TN обычно лежит в интервале 150-160 °C.
Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.
Обозначение TP на графике
Защита по стандарту IEC 60034-11:
TP 111 (постепенная перегрузка). Для того чтобы обеспечить защиту при блокировке ротора, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки.
Терморезисторы, встраиваемые в обмотки
Второй тип внутренней защиты — это терморезисторы, или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC). Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды. Тепловая защита обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры.
В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора. Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня. В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную.
Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111. Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и, следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.
Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх — по одному на фазу. Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания. В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования. Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.
Все электродвигатели Grundfos мощностью от 3 кВт и выше оснащены терморезисторами. Система терморезисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC) считается устойчивой к отказам, так как в результате выхода из строя датчика или отсоединении провода датчика возникает бесконечное сопротивление, и система срабатывает так же, как при повышении температуры, — происходит обесточивание контрольного реле.
Принцип действия терморезистора
Критические значения зависимости сопротивление/ температура для датчиков системы защиты электродвигателя определены в стандартах DIN 44081/ DIN 44082.
На кривой DIN показано сопротивление в датчиках терморезистора в зависимости от температуры.
По сравнению с PTO терморезисторы имеют следующие преимущества:
- Более быстрое срабатывание благодаря меньшему объёму и массе
- Лучше контакт с обмоткой электродвигателя
- Датчики устанавливаются на каждой фазе
- Обеспечивают защиту при блокировке ротора
Обозначение TP для электродвигателя с PTC
Защита двигателя TP 211 реализуется, только когда терморезисторы PTC полностью установлены на концах обмоток на заводе-изготовителе. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельной установке на месте эксплуатации. Электродвигатель должен пройти испытания и получить подтверждение о соответствии его маркировке TP 211. Если электродвигатель с терморезисторами PTC имеет защиту TP 111, он должен быть оснащён реле перегрузки для предотвращения последствий заклинивания.
Соединение
На рисунках справа представлены схемы подключения трёхфазного электродвигателя, оснащённого терморезисторами PTC, с расцепителями Siemens. Для реализации защиты как от постепенной, так и от быстрой перегрузки, мы рекомендуем следующие варианты подключения электродвигателей, оснащённых датчиками PTC, с защитой TP 211 и TP 111.
Электродвигатели с защитой TP 111
Если электродвигатель с терморезистором имеет маркировку TP 111, это значит, что электродвигатель защищён только от постепенной перегрузки. Для того чтобы защитить электродвигатель от быстрой перегрузки, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки. Реле перегрузки должно подключаться последовательно к реле PTC.
Электродвигатели с защитой TP 211
Защита TP 211 двигателя обеспечивается, только если терморезистор PTC полностью встроен в обмотки. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельном подключении.
Терморезисторы разработаны в соответствии со стандартом DIN 44082 и выдерживают нагрузку Umax 2,5 В DC. Все отключающие элементы предназначены для приёма сигналов от терморезисторов DIN 44082, т.е терморезисторов компании Siemens.
Обратите внимание: Очень важно, чтобы встроенное устройство PTC было последовательно соединено с реле перегрузки. Многократные повторные включения реле перегрузки могут привести к сгоранию обмотки в случае блокировки электродвигателя или пуска при высокой инерции. Поэтому очень важно, чтобы температурные показатели и данные по потребляемому току устройства PTC и реле.
Какая защита должна предусматриваться на электродвигателях
электроизмерения
проектирование
электромонтаж
Электролаборатория
Эти люди доверяют нам
ВКонтакте
Электролаборатория » Вопросы и ответы » ПУЭ 7 издание » 5.3.55 — 5.3.62. Защита электродвигателей напряжением до 1 кВ (Асинхронных, синхронных и постоянного тока)
ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 КВ (АСИНХРОННЫХ, СИНХРОННЫХ И ПОСТОЯННОГО ТОКА)
5.3.55. Для электродвигателей переменного тока должна предусматриваться защита от многофазных замыканий (см. 5.3.56), в сетях с глухозаземленной нейтралью — также от однофазных замыканий, а в случаях, предусмотренных в 5.3.57 и 5.3.58, — кроме того, защита от токов перегрузки и защита минимального напряжения. На синхронных электродвигателях (при невозможности втягивания в синхронизм с полной нагрузкой) дополнительно должна предусматриваться защита от асинхронного режима согласно 5.3.59.
Для электродвигателей постоянного тока должны предусматриваться защиты от КЗ. При необходимости дополнительно могут устанавливаться защиты от перегрузки и от чрезмерного повышения частоты вращения.5.3.56. Для защиты электродвигателей от КЗ должны применяться предохранители или автоматические выключатели.
Номинальные токи плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматических выключателей должны выбираться таким образом, чтобы обеспечивалось надежное отключение КЗ на зажимах электродвигателя (см. 1.7.79 и 3.1.8) и вместе с тем чтобы электродвигатели при нормальных для данной электроустановки толчках тока (пиках технологических нагрузок, пусковых токах, токах самозапуска и т. п.) не отключались этой защитой. С этой целью для электродвигателей механизмов с легкими условиями пуска отношение пускового тока электродвигателя к номинальному току плавкой вставки должно быть не более 2,5, а для электродвигателей механизмов с тяжелыми условиями пуска (большая длительность разгона, частые пуски и т.п.) это отношение должно быть равным 2,0-1,6.
Для электродвигателей ответственных механизмов с целью особо надежной отстройки предохранителей от толчков тока допускается принимать это отношение равным 1,6 независимо от условий пуска электродвигателя, если кратность тока КЗ на зажимах электродвигателя составляет не менее указанной в 3.1.8.
Допускается осуществление защиты от КЗ одним общим аппаратом для группы электродвигателей при условии, что эта защита обеспечивает термическую стойкость пусковых аппаратов и аппаратов защиты от перегрузок, примененных в цепи каждого электродвигателя этой группы.
На электростанциях для защиты от КЗ электродвигателей собственных нужд, связанных с основным технологическим процессом, должны применяться автоматические выключатели. При недостаточной чувствительности электромагнитных расцепителей автоматических выключателей в системе собственных нужд электростанций могут применяться выносные токовые реле с действием на независимый расцепитель выключателя.
Для надежного обеспечения селективности защит в питающей сети собственных нужд электростанций в качестве защиты электродвигателей от КЗ рекомендуется применять электромагнитные расцепители-отсечки.5.3.57. Защита электродвигателей от перегрузки должна устанавливаться в случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также когда при особо тяжелых условиях пуска или самозапуска необходимо ограничить длительность пуска при пониженном напряжении. Защита должна выполняться с выдержкой времени и может быть осуществлена тепловым реле или другими устройствами.
Защита от перегрузки должна действовать на отключение, на сигнал или на разгрузку механизма, если разгрузка возможна.
Применение защиты от перегрузки не требуется для электродвигателей с повторно-кратковременным режимом работы.5.3.58. Защита минимального напряжения должна устанавливаться в следующих случаях:
для электродвигателей постоянного тока, которые не допускают непосредственного включения в сеть;
для электродвигателей механизмов, самозапуск которых после останова недопустим по условиям технологического процесса или по условиям безопасности;
для части прочих электродвигателей в соответствии с условиями, приведенными в 5.3.52.
Для ответственных электродвигателей, для которых необходим самозапуск, если их включение производится при помощи контакторов и пускателей с удерживающей обмоткой, должны применяться в цепи управления механические или электрические устройства выдержки времени, обеспечивающие включение электродвигателя при восстановлении напряжения в течение заданного времени. Для таких электродвигателей, если это допустимо по условиям технологического процесса и условиям безопасности, можно также вместо кнопок управления применять выключатели, с тем чтобы цепь удерживающей обмотки оставалась замкнутой помимо вспомогательных контактов пускателя и этим обеспечивалось автоматическое обратное включение при восстановлении напряжения независимо от времени перерыва питания.5.3.59. Для синхронных электродвигателей защита от асинхронного режима должна, как правило, осуществляться с помощью защиты от перегрузки по току статора.
5.3.60. Защита от КЗ в электродвигателях переменного и постоянного тока должна предусматриваться:
1) в электроустановках с заземленной нейтралью — во всех фазах или полюсах;
2) в электроустановках с изолированной нейтралью:
при защите предохранителями — во всех фазах или полюсах;
при защите автоматическими выключателями — не менее чем в двух фазах или одном полюсе, при этом в пределах одной и той же электроустановки защиту следует осуществлять в одних и тех же фазах или полюсах.
Защита электродвигателей переменного тока от перегрузок должна выполняться:
в двух фазах при защите электродвигателей от КЗ предохранителями;
в одной фазе при защите электродвигателей от КЗ автоматическими выключателями.
Защита электродвигателей постоянного тока от перегрузок должна выполняться в одном полюсе.5.3.61. Аппараты защиты электродвигателей должны удовлетворять требованиям гл. 3.1. Все виды защиты электродвигателей от КЗ, перегрузки, минимального напряжения допускается осуществлять соответствующими расцепителями, встроенными в один аппарат.
5.3.62. Специальные виды защиты от работы на двух фазах допускается применять в порядке исключения на электродвигателях, не имеющих защиты от перегрузки, для которых существует повышенная вероятность потери одной фазы, ведущая к выходу электродвигателя из строя с тяжелыми последствиями.
Виды электрической защиты асинхронных электродвигателей
Двигатели трехфазного переменного тока напряжением до 500 в при мощностях от 0,05 до 350 – 400 кВт являются наиболее распространенным видом электродвигателей.
Надежная и бесперебойная работа электродвигателей обеспечивается в первую очередь надлежащим выбором их по номинальной мощности, режиму работы и форме исполнения. Не меньшее значение имеет также соблюдение необходимых требований и правил при составлении электрической схемы, выборе пускорегулирующей аппаратуры, проводов и кабелей, монтаже и эксплуатации электропривода.
Аварийные режимы работы электродвигателей
Даже для правильно спроектированных и эксплуатируемых электроприводов при их работе всегда остается вероятность появления режимов, аварийных или ненормальных для двигателя и другого электрооборудования.
К аварийным режимам относятся:
1. Короткие замыкания
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:
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
Защита асинхронных электродвигателей от понижения или исчезновения напряженияВыбор того или иного вида защиты или нескольких одновременно производится в каждом конкретном случае с учетом степени ответственности привода, его мощности, условий работы и порядка обслуживания (наличия или отсутствия постоянного обслуживающего персонала).
Большую пользу может принести анализ данных по аварийности электрооборудования в цехе, на строительной площадке, в мастерской и т. п., выявление наиболее часто повторяющихся нарушений нормальной работы двигателей и технологического оборудования. Всегда следует стремиться к тому, чтобы защита была по возможности простой и надежной в эксплуатации.
Для каждого двигателя независимо от его мощности и напряжения должна быть предусмотрена защита от коротких замыканий. Здесь нужно иметь в виду следующие обстоятельства. С одной стороны, защиту нужно отстроить от пусковых и тормозных токов двигателя, которые могут в 5—10 раз превышать его номинальный ток. С другой стороны, в ряде случаев коротких замыканий, например при витковых замыканиях, замыканиях между фазами вблизи от нулевой точки статорной обмотки, замыканиях на корпус внутри двигателя и т. п., защита должна срабатывать при токах, меньших пускового тока.
Одновременное выполнение этих противоречивых требований с помощью простых и дешевых средств защиты представляет большие трудности. Поэтому система защиты низковольтных асинхронных двигателей строится при сознательном допущении, что при некоторых отмеченных выше повреждениях в двигателе последний отключается защитой не сразу, а лишь в процессе развития этих повреждений, после того как значительно возрастет ток, потребляемый двигателем из сети.
Одно из важнейших требований к устройствам защиты двигателей – четкое действие ее при аварийных и ненормальных режимах работы двигателей и вместе с тем недопустимость ложных срабатываний. Поэтому аппараты защиты должны быть правильно выбраны и тщательно отрегулированы.
Популярные товары
Онлайн помощник домашнего мастера
Защита электродвигателя: основные виды, схемы подключения и принцип работы. Инструкция как установить своими руками
- Электродвигатели
Наверно все знают, что различные устройства работают на основе электрических двигателей. Но для чего нужна защита электродвигателей осознает лишь малая часть пользователей. Оказывается они могут сломаться в результате различных непредвиденных ситуаций.
Чтобы избежать проблем с высокими затратами на ремонт, неприятных простоев и дополнительных материальных потерь используются качественные защитные устройства. Далее разберемся в их устройстве и возможностях.
Краткое содержимое статьи:
Как создается защита для электродвигателя?
Постепенно рассмотрим основные устройства защиты электродвигателей и особенности их эксплуатации. Но сейчас расскажем об трех уровнях защиты:
- Внешняя версия защиты для предохранения от короткого замыкания. Обычно относится к разным видам либо представлена в виде реле. Они обладают официальным статусом и обязательны к установке согласно нормам безопасности на территории РФ.
- Внешняя версия защиты электродвигателей от перегрузки помогает предотвратить опасные повреждения либо критические сбои в процессе работы.
- Встроенный тип защиты спасет в случае заметного перегрева. И это защитит от критических повреждений либо сбоев в процессе эксплуатации. В этом случае обязательны выключатели внешнего типа иногда применяется реле для перезагрузки.
Из-за чего отказывает электродвигатель?
В процессе эксплуатации иногда появляются непредвиденные ситуации, останавливающие работу двигателя. Из-за этого рекомендуется заранее обеспечить надежную защиту электродвигателя.
Можете ознакомиться с фото защиты электродвигателя различного типа чтобы иметь представление о том, как она выглядит.
Рассмотрим случаи отказа электродвигателей в которых с помощью защиты можно избежать серьезных повреждений:
- Недостаточный уровень электрического снабжения;
- Высокий уровень подачи напряжения;
- Быстрое изменение частоты подачи тока;
- Неправильный монтаж электродвигателя либо хранения его основных элементов;
- Увеличение температуры и превышение допустимого значения;
- Недостаточная подача охлаждения;
- Повышенный уровень температуры окружающей среды;
- Пониженный уровень атмосферного давления, если эксплуатация двигателя происходит на увеличенной высоте на основе уровня моря;
- Увеличенная температура рабочей жидкости;
- Недопустимая вязкость рабочей жидкости;
- Двигатель часто выключается и включается;
- Блокирование работы ротора;
- Неожиданный обрыв фазы.
Чтобы защита электродвигателей от перегрузки справилась с перечисленными проблемами и смогла защитить основные элементы устройства необходимо использовать вариант на основе автоматического отключения.
Часто для этого используется плавкая версия предохранителя, поскольку она отличается простотой и способна выполнить много функций:
Версия на основе плавкого предохранительного выключателя представлена аварийным выключателем и плавким предохранителем, соединенных на основе общего корпуса. Выключатель позволяет размыкать либо замыкать сеть с помощью механического способа, а плавкий предохранитель создает качественную защиту электродвигателя на основе воздействия электрического тока. Однако выключателем пользуются в основном для процесса сервисного обслуживания, когда необходимо остановить передачу тока.
Плавкие версии предохранителей на основе быстрого срабатывания считаются отличными защитниками от коротких замыканий. Но непродолжительные перегрузки могут привести к поломке предохранителей этого вида. Из-за этого рекомендуется использовать их на основе воздействия незначительного переходного напряжения.
Плавкие предохранители на основе задержки срабатывания способны защитить от перегрузки либо различных коротких замыканий. Обычно они способны выдержать 5-краткое увеличение напряжения в течение 10-15 секунд.
Важно: Автоматические версии выключателей отличаются по уровню тока для срабатывания. Из-за этого лучше использовать выключатель способный выдержать максимальный ток в процессе короткого замыкания, появляющегося на основе данной системы.
Тепловое реле
В различных устройствах используется тепловое реле для защиты двигателя от перегрузок под воздействием тока либо перегрева рабочих элементов. Оно создается с помощью металлических пластин, обладающих различным коэффициентом расширения под воздействием тепла. Обычно его предлагают в связке с магнитными пускателями и автоматической защитой.
Автоматическая защита двигателя
Автоматы для защиты электродвигателей помогают обезопасить обмотку от появления короткого замыкания, защищают от нагрузки либо обрыва любой из фаз. Их всегда используют в качестве первого звена защиты в сети питания мотора. Потом используется магнитный пускатель, если необходимо он дополняется тепловым реле.
Каковы критерии выбора, подходящего автомата:
- Необходимо учитывать величину рабочего тока электродвигателя;
- Количество, использующихся обмоток;
- Возможность автомата справляться с током в результате короткого замыкания. Обычные версии работают на уровне до 6 кА, а лучшие до 50 кА. Стоит учитывать и скорость срабатывания у селективных менее 1 секунды, нормальных меньше 0,1 секунды, быстродействующих около 0,005 секунды;
- Размеры, поскольку большая часть автоматов можно подключать с помощью шины на основе фиксированного типа;
- Вид расцепления цепи – обычно применяется тепловой либо электромагнитный способ.
Универсальные блоки защиты
Различные универсальные блоки защиты электродвигателей помогают уберечь двигатель с помощью отключения от напряжения либо блокированием возможности запуска.
Они срабатывают в таких случаях:
- Проблемы с напряжением, характеризующиеся скачками в сети, обрывами фаз, нарушением чередования либо слипания фаз, перекосом фазного или линейного напряжения;
- Механической перегруженности;
- Отсутствие крутящего момента для вала ЭД;
- Опасных эксплуатационной характеристике изоляции корпуса;
- Если произошло замыкание на землю.
Хотя защита от понижения напряжения, может быть, организована и другими способами мы рассмотрели основные из них. Теперь у вас есть представление о том зачем необходимо защищать электродвигатель, и как это осуществляется с помощью различных способов.
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.
Перечень защит для асинхронных электродвигателей выше 1 кВ
В данной статье речь пойдет о том, какие защиты нужно предусматривать для асинхронных электродвигателей выше 1 кВ, согласно ПУЭ 7-издание пункты: 5.3.46; 5.3.48; 5.3.49; 5.3.52 и 5.3.53.
Перечень защит для асинхронного электродвигателя:
1. Защита электродвигателей от многофазных замыканий:
1.1 Токовая однорелейная отсечка (ТО) действующая без выдержки времени, отстроенная от пусковых токов применяется для двигателей до 2 МВт (ПУЭ пункт 5.3.46.1);
1.2 Токовая двухрелейная отсечка (ТО) действующая без выдержки времени, отстроенная от пусковых токов применяется для двигателей мощностью 2 МВт и более, а также для двигателей менее 2 МВт, если токовая однорелейная отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности (ПУЭ пункт 5.3.46.2);
1.3 Продольная дифференциальная токовая защита (ДЗТ) применяется для двигателей мощностью 5 МВт и более, а также для двигателей менее 5 МВт, если токовые отсечки п.1.1 и п.1.2 не выполняют условия чувствительности (ПУЭ пункт 5.3.46.3).
Для электродвигателей мощностью 5 МВт и более, выполненных без шести выводов обмотки статора, должна предусматриваться токовая отсечка.
2. Защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) должна предусматриваться (ПУЭ пункт 5.3.48):
2.1 Для двигателей мощность до 2 МВт при токах замыкания на землю 10 А и более, когда отсутствует компенсация. Если же компенсация присутствует, тогда остаточный ток в нормальных условиях должен превышать значение 10 А и более.
2.2 Для двигателей мощность более 2 МВт при токах замыкания на землю 5 А и более.
Ток срабатывания защиты от ОЗЗ должен быть не более:
- для двигателей до 2 МВт равный 10 А;
- для двигателей более 2 МВт равный 5 А.
Защита от ОЗЗ выполняется без выдержки времени с действием на отключение (выдержка времени предусматриваться лишь для двигателей которым требуется замедление защиты по условию отстройки от переходных процессов).
Трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП) в основном устанавливаются в РУ, если же, не выполняются требования по чувствительности, ТТНП могут устанавливаться у линейных выводах двигателя.
3. Защита от перегрузки с действием на отключение предусматривается на двигателях подверженных перегрузке по технологическим причинам и на двигателях о особо тяжелыми условия пуска или самозапуска (20 с. и более) (ПУЭ пункт 5.3.49).
4. Защита минимального напряжения (ЗМН) предусматривается когда нужно выполнить самозапуск ответственных двигателей с отключением электродвигателей неответственных механизмов.
Выдержка времени принимается в пределах от 0,5 с до 1,5с — на ступень больше времени действия быстродействующих защит от многофазных КЗ (ТО, ДЗТ), а уставки по напряжению должны быть, как правило, не выше 70% номинального напряжения (ПУЭ пункт 5.3.52).
Если же самозапуск механизмов недопустим по условиям технологического процесса или по условиям безопасности. В этом случае ЗМН выполняется с выдержкой времени не более 10 с и с уставкой по напряжению не выше 50% номинального напряжения.
ЗМН должна переводить многоскоростной электродвигатель, участвующий в процессе самозапуска, на низшую частоту вращения.
Сайт для электриков
Правильный выбор и настройка защиты электродвигателей позволяют продлить ресурс их работы, обеспечить безаварийную работу и повысить их надежность в эксплуатации. Однако применение защиты удорожает двигатель, поэтому выбор типа и количества защит определяется не только технической, но и экономической целесообразностью их установки.
Предусматриваются следующие виды защиты электродвигателей напряжением до 1000 В:
1) защита от многофазных коротких замыканий и от минимального напряжения, а в сетях с глухозаземленной нейтралью — дополнительно от однофазных замыканий для двигателей переменного тока;
2) защита от коротких замыканий и от недопустимого повышения частоты вращения для двигателей постоянного тока;
3) защита от перегрузки для всех двигателей;
4) защита от асинхронного режима для синхронных двигателей.Для электродвигателей переменного тока напряжением свыше 1000 В дополнительно предусматриваются следующие виды защит:
1) защита, действующая на сигнал и отключение при повышении температуры смазки или прекращении ее циркуляции для электродвигателей, имеющих принудительную смазку подшипников;
2) защита, действующая на сигнал и отключение при повышении температуры или прекращении вентиляции для электродвигателей, имеющих принудительную вентиляцию;
3) защита, действующая на сигнал при снижении циркуляции воды ниже заданного значения и на отключение при прекращении ее циркуляции для электродвигателей с водяным охлаждением обмоток и активной стали, а также имеющих встроенные воздухоохладители, охлаждаемые водой;
4) общая защита от многофазных замыканий для блоков трансформатор (автотрансформатор) — двигатель;
5) на синхронных электродвигателях должно предусматриваться автоматическое гашение поля. При этом для синхронных двигателей мощностью менее 500 кВт автоматического гашения поля, как правило, не требуется.Для защиты электродвигателей от коротких замыканий должны применяться предохранители или автоматические выключатели.
Защита от перегрузки должна устанавливаться в случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также при тяжелых условиях пуска для ограничения длительности пуска при пониженном напряжении. Защита должна выполняться с выдержкой времени и может быть осуществлена тепловыми реле. Защита должна действовать на отключение, или на сигнал, или на разгрузку, если последняя возможна.
Для двигателей с повторно-кратковременным режимом работы применение этой защиты не требуется.Защита от минимального напряжения должна устанавливаться:
для двигателей постоянного тока, которые не допускают непосредственного включения в сеть;
для электродвигателей механизмов, самозапуск которых после останова недопустим по условиям технологического процесса или по условиям безопасности;
на многоскоростных двигателях ответственных механизмов, самозапуск которых допустим и целесообразен;
защита от минимального напряжения должна автоматически переключать двигатель на низшую скорость.Защита от асинхронного режима синхронных двигателей должна, как правило, осуществляться с помощью защиты от перегрузки по току статора для двигателей напряжением до 1000 В.
Для двигателей с напряжением выше 1000 В защита может осуществляться с помощью реле, реагирующего на увеличение тока в обмотках статора.
Она должна быть отстроена по времени от пускового режима и от тока при действии форсировки возбуждения.Источник: Справочник по электрическим машинам. Том 1. Под ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова
