Як вибрати захист для електродвигуна, проектування електропостачання
Як вибрати захист для електродвигуна?
В електродвигуні, як і в багатьох інших електротехнічних пристроях, можуть виникати аварійні ситуації. Якщо вчасно не вжити заходів, то в гіршому випадку через поломки електродвигуна, можуть вийти з ладу і інші елементи енергосистеми.
Найбільшого поширення набули асинхронні електродвигуни. Можна виділити 5 основних видів аварій в асинхронних двигунах:
- обрив фази ОФ обмотки статора двигуна (ймовірність виникнення 40-50%);
- загальмованість ротора ЗР (20-25%);
- технологічні перевантаження ТП (8-10%);
- зниження опору ізоляції обмотки ПС (10-15%);
- порушення охолодження двигуна АЛЕ (8-10%).
Будь-який з цих видів аварій може спричинити вихід з ладу електродвигуна, а коротке замикання в двигуні, небезпечно для мережі живлення.
Такі аварійні режими як ОФ. ЗР. ТП та ПЗ. здатні викликати перевантаження по струму в обмотці статора. В результаті цього ток зростає до 7 Iном і більше протягом досить великого проміжку часу.
Коротке замикання в електродвигуні може привести до зростання струму більш ніж в 12 Iном протягом дуже короткого відрізка часу (близько 10 мс).
З огляду на можливі пошкодження, і підбирають необхідний захист.
Захист двигуна від перевантаження. Основні типи.
Тепловий захист - здійснюється шляхом нагрівання струмом обмотки нагрівального елементу і впливу його на біметалічну пластину, яка в свою чергу розмикає контакт в ланцюзі управління контактора або пускача. Тепловий захист здійснюється за допомогою теплових реле.
Температурний захист - реагує на збільшення температури найбільш нагрітих частин двигуна за допомогою вбудованих температурних датчиків (наприклад, позисторов). Через пристрої температурного захисту (УВТЗ) впливає на ланцюг управління контактора або пускача і відключає двигун.
Максимально струмовий захист - реагує на зростання струму в обмотці статора і при його досягненні струму уставки відключать ланцюг управління контактора або пускача. Здійснюється за допомогою максимально струмових реле.
Мінімально струмовий захист - реагує на зникнення струму в обмотці статора двигуна, наприклад, при обриві ланцюга. Після чого, подається сигнал на відключення ланцюга управління контактора або пускача. Здійснюється за допомогою мінімально струмових реле.
Фазочувствительного захист - реагує на зміну кута зсуву фаз між струмами в трифазного ланцюга обмотки статора двигуна. При зміні кута зрушення фаз в межах уставки (наприклад, при обриві фаз кут збільшується до 180º) подається сигнал на відключення ланцюга управління контактора або пускача. Здійснюється за допомогою фазочувствительного реле типу ФУЗ.
Таблиця ефективності застосування захистів від перевантаження:
Тип захисту від перевантаження
Одним з ефективних засобів захисту двигуна є автоматичний вимикач.
Автоматичний вимикач, володіючи максимально струмового захистом, що дозволить захистити двигун від надмірного зростання струму в ланцюзі обмотки статора, наприклад при обриві фази, або пошкодженні ізоляції. При цьому він захистить живильну ланцюг від короткого замикання в двигуні.
Автоматичний вимикач, який має в своєму складі теплової расцепитель, расцепитель мінімальної напруги, здатний захистити двигун і від інших позаштатних режимів.
В даний час, це одне з найбільш ефективних захисних пристроїв асинхронних двигунів і ланцюгів, в яких вони працюють.
Загальні правила вибору захисту асинхронних двигунів.
Всі двигуни необхідно захищати від короткого замикання, а електродвигуни, що працюють в режимі S1, повинні мати захист від перевантаження по струму.
Електродвигуни, обмотки яких при запуску переключаються з «трикутника» на «зірку», бажано захищати триполюсними тепловими реле з прискореним спрацьовуванням в неповнофазних режимах. Для електродвигунів, що працюють в повторно-короткочасних режимах, рекомендується передбачати вбудовану температурний захист. Двигуни, що працюють в короткочасному режимі S2 з можливим загальмованість ротора без технологічного шкоди, слід оснащувати теплової захистом. У разі, якщо загальмованість ротора тягне за собою технологічний збиток, слід застосовувати температурний захист.
Теплові реле призначені в основному для захисту двигунів в режимі S1. Можливе застосування їх і для режиму S2, якщо виключено збільшення тривалості робочого періоду. Для режиму S3 застосування теплових реле допускається в виняткових випадках при коефіцієнті завантаження двигуна не більше 0,7.
Для захисту обмоток електродвигуна, з'єднаних в «зірку», можуть застосовуватися однополюсні реле (два реле), двополюсні і триполюсні реле. Захист обмоток, з'єднаних в «трикутник», повинна здійснюватися триполюсними реле з прискореним спрацьовуванням в неповнофазних режимах.
На багатошвідкісні двигуни потрібно передбачати окремі реле на кожному ступені швидкості при необхідності повного використання потужності на кожному ступені або одне реле з уставкой, обраної за струмом ступені максимальної швидкості для двигунів з вентиляторної навантаженням.
Номінальний струм теплових елементів реле повинен вибиратися за номінальним струмом двигуна так, щоб номінальний струм двигуна перебував між мінімальною і максимальною уставками реле за струмом.
На електротехнічному ринку можна знайти і інші спеціалізовані пристрої захисту електродвигунів, зрозуміло, ціна у них буде значно відрізнятися від автоматичних вимикачів. У себе в проектах я застосовую лише автомати, контактори з тепловим реле, пристрої плавного пуску і частотні перетворювачі, які мають вбудований захист електродвигунів.