Какая защита должна предусматриваться на электродвигателях

8 Виды защиты электродвигателей.

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.

Глава 5.3. Электродвигатели и их коммутационные аппараты

Глава 5.3. Электродвигатели и их коммутационные аппараты
(Согласована с Госстроем СССР 3 декабря 1974 г.; утверждена Главтехуправлением Минэнерго СССР 20 июня 1975 г. Внесены изменения Решениями Главтехуправления Минэнерго СССР N Э-11/78 от 15 сентября 197В г. и N 3-2/83 от 25 февраля 1983 г.)

5.3.1. Настоящая глава Правил распространяется на электродвигатели и их коммутационные аппараты в стационарных установках производственных и других помещений различного назначения. На эти установки распространяются также требования, приведенные в 5.1.11, 5.1.13, 5.1.17, 5.1.19, и соответствующие требования других глав в той мере, в какой они не изменены настоящей главой.

5.3.2. Меры по обеспечению надежности питания должны выбираться в соответствии с требованиями гл.1.2 в зависимости от категории ответственности электроприемников. Эти меры могут применяться не к отдельным электродвигателям, а к питающим их трансформаторам и преобразовательным подстанциям, распределительным устройствам и пунктам.

Резервирования линии, непосредственно питающей электродвигатель, не требуется независимо от категории надежности электроснабжения.

5.3.3. Если необходимо обеспечить непрерывность технологического процесса при выходе из строя электродвигателя, его коммутационной аппаратуры или линии, непосредственно питающей электродвигатель, резервирование следует осуществлять путем установки резервного технологического агрегата или другими способами.

5.3.4. Электродвигатели и их коммутационные аппараты должны быть выбраны и установлены таким образом и в необходимых случаях обеспечены такой системой охлаждения, чтобы температура их при работе не превышала допустимой (см. также 5.3.20).

5.3.5. Электродвигатели и аппараты должны быть установлены таким образом, чтобы они были доступны для осмотра и замены, а также по возможности для ремонта на месте установки. Если электроустановка содержит электродвигатели или аппараты массой 100 кг и более, то должны быть предусмотрены приспособления для их такелажа.

5.3.6. Вращающиеся части электродвигателей и части, соединяющие электродвигатели с механизмами (муфты, шкивы), должны иметь ограждения от случайных прикосновений.

5.3.7. Электродвигатели и их коммутационные аппараты должны быть заземлены или занулены в соответствии с требованиями гл.1.7.

5.3.8. Исполнение электродвигателей должно соответствовать условиям окружающей среды.

5.3.9. Электрические и механические параметры электродвигателей (номинальные мощность, напряжение, частота вращения, относительная продолжительность рабочего периода, пусковой, минимальный, максимальный моменты, пределы регулирования частоты вращения и т.п.) должны соответствовать параметрам приводимых ими механизмов во всех режимах их работы в данной установке.

5.3.10. Для механизмов, сохранение которых в работе после кратковременных перерывов питания или понижения напряжения, обусловленных отключением КЗ, действием АПВ или АВР, необходимо по технологическим условиям и допустимо по условиям техники безопасности, должен быть обеспечен самозапуск их электродвигателей.

Применять для механизмов с самозапуском электродвигатели и трансформаторы большей мощности, чем это требуется для их нормальной длительной работы, как правило, не требуется.

5.3.11. Для привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения, независимо от их мощности рекомендуется применять электродвигатели синхронные или асинхронные с короткозамкнутым ротором.

Для привода механизмов, имеющих тяжелые условия пуска или работы либо требующих изменения частоты вращения, следует применять электродвигатели с наиболее простыми и экономичными методами пуска или регулирования частоты вращения, возможными в данной установке.

5.3.12. Синхронные электродвигатели, как правило, должны иметь устройства форсировки возбуждения или компаундирования.

5.3.13. Синхронные электродвигатели в случаях, когда они по своей мощности могут обеспечить регулирование напряжения или режима реактивной мощности в данном узле нагрузки, должны иметь АРВ согласно 3.3.39.

5.3.14. Электродвигатели постоянного тока допускается применять только в тех случаях, когда электродвигатели переменного тока не обеспечивают требуемых характеристик механизма или неэкономичны.

5.3.15. Электродвигатели, устанавливаемые в помещениях с нормальной средой, как правило, должны иметь исполнение IPOO или IP20.

5.3.16. Электродвигатели, устанавливаемые на открытом воздухе, должны иметь исполнение не менее IP44 или специальное, соответствующее условиям их работы (например, для открытых химических установок, для особо низких температур).

5.3.17. Электродвигатели, устанавливаемые в помещениях, где возможно оседание на их обмотках пыли и других веществ, нарушающих естественное охлаждение, должны иметь исполнение не менее IP44 или продуваемое с подводом чистого воздуха. Корпус продуваемого электродвигателя, воздуховоды и все сопряжения и стыки должны быть тщательно уплотнены для предотвращения присоса воздуха в систему вентиляции.

При продуваемом исполнении электродвигателя рекомендуется предусматривать задвижки для предотвращения всаса окружающего воздуха при останове электродвигателя. Подогрев наружного (холодного) воздуха не требуется.

5.3.18. Электродвигатели, устанавливаемые в местах сырых или особо сырых, должны иметь исполнение не менее IP43 и изоляцию, рассчитанную на действие влаги и пыли (со специальной обмазкой, влагостойкую и т.п.).

5.3.19. Электродвигатели, устанавливаемые в местах с химически активными парами или газами, должны иметь исполнение не менее IP44 или продуваемое с подводом чистого воздуха при соблюдении требований, приведенных в 5.3.17. Допускается также применение электродвигателей исполнения не менее IP33, но с химически стойкой изоляцией и с закрытием открытых неизолированных токоведущих частей колпаками или другим способом.

5.3.20. Для электродвигателей, устанавливаемых в помещениях с температурой воздуха более плюс 40°С, должны выполняться мероприятия, исключающие возможность их недопустимого нагрева (например, принудительная вентиляция с подводом охлаждающего воздуха, наружный обдув и т.п.).

5.3.21. При замкнутой принудительной системе вентиляции электродвигателей следует предусматривать приборы контроля температуры воздуха и охлаждающей воды.

5.3.22. Электродвигатели, снабженные заложенными в обмотки или магнитопроводы термоиндикаторами, должны иметь выводы от последних на специальные щитки, обеспечивающие удобство проведения периодических измерений. Щитовые измерительные приборы для этого, как правило, не должны предусматриваться.

5.3.23. Электродвигатели должны быть выбраны и установлены таким образом, чтобы была исключена возможность попадания на их обмотки и токосъемные устройства воды, масла, эмульсии т.п., а вибрация оборудования, фундаментов и частей здания не превышала допустимых значений.

5.3.24. Шум, создаваемый электродвигателем совместно с приводимым им механизмом, не должен превышать уровня, допустимого санитарными нормами.

5.3.25. Проходы обслуживания между фундаментами или корпусами электродвигателей, между электродвигателями и частями здания или оборудования должны быть не менее указанных в гл.5.1.

5.3.26. Электродвигатели и аппараты, за исключением имеющих степень защиты не менее IР44, а резисторы и реостаты — всех исполнений должны быть установлены на расстоянии не менее 1 м от конструкций зданий, выполненных из сгораемых материалов.

5.3.27. Синхронные электрические машины мощностью 1 МВт и более и машины постоянного тока мощностью 1 МВт и более должны иметь электрическую изоляцию одного из подшипников от фундаментной плиты для предотвращения образования замкнутой цепи тока через вал и подшипники машины. При этом у синхронных машин должны быть изолированы подшипник со стороны возбудителя и все подшипники возбудителя. Маслопроводы этих электрических машин должны быть изолированы от корпусов их подшипников.

5.3.28. Электродвигатели выше 1 кВ разрешается устанавливать непосредственно в производственных помещениях, соблюдая следующие условия:

1. Электродвигатели, имеющие выводы под статором или требующие специальных устройств для охлаждения, следует устанавливать на фундаменте с камерой (фундаментной ямой).

2. Фундаментная яма электродвигателя должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к камерам ЗРУ выше 1 кВ (см. гл.4.2).

3. Размеры фундаментной ямы должны быть не менее допускаемых для полупроходных кабельных туннелей (см. 2.3.125).

5.3.29. Кабели и провода, присоединяемые к электродвигателям, установленным на виброизолирующих основаниях, на участке между подвижной и неподвижной частями основания должны иметь гибкие медные жилы.

5.3.30. Для группы электродвигателей, служащих для привода одной машины или ряда машин, осуществляющих единый технологический процесс, следует, как правило, применять общий аппарат или комплект коммутационных аппаратов, если это оправдывается требованиями удобства или безопасности эксплуатации. В остальных случаях каждый электродвигатель должен иметь отдельные коммутационные аппараты.

Коммутационные аппараты в цепях электродвигателей должны отключать от сети одновременно все проводники, находящиеся под напряжением. В цепи отдельных электродвигателей допускается иметь аппарат, отключающий не все проводники, если в общей цепи группы таких электродвигателей установлен аппарат, отключающий все проводники.

5.3.31. При наличии дистанционного или автоматического управления электродвигателем какого-либо механизма вблизи последнего должен быть установлен аппарат аварийного отключения, исключающий возможность дистанционного или автоматического пуска электродвигателя до принудительного возврата этого аппарата в исходное положение.

Не требуется устанавливать аппараты аварийного отключения у механизмов:

а) расположенных в пределах видимости с места управления;

б) доступных только квалифицированному обслуживающему персоналу (например, вентиляторы, устанавливаемые на крышах, вентиляторы и насосы, устанавливаемые в отдельных помещениях;

в) конструктивное исполнение которых исключает возможность случайного прикосновения к движущимся и вращающимся частям; около этих механизмов должно быть предусмотрено вывешивание плакатов, предупреждающих о возможности дистанционного или автоматического пуска;

г) имеющих аппарат местного управления с фиксацией команды на отключение.

Целесообразность установки аппаратов местного управления (пуск, останов) вблизи дистанционно или автоматически управляемых механизмов должна определяться при проектировании в зависимости от требований технологии, техники безопасности и организации управления данной установкой.

5.3.32. Цепи управления электродвигателями допускается питать как от главных цепей, так и от других источников электроэнергии, если это вызывается технической необходимостью.

Во избежание внезапных пусков электродвигателя при восстановлении напряжения в главных цепях должна быть предусмотрена блокировочная связь, обеспечивающая автоматическое отключение главной цепи во всех случаях исчезновения напряжения в ней, если не предусматривается самозапуск.

5.3.33. На корпусах аппаратов управления и разъединяющих аппаратах должны быть нанесены четкие знаки, позволяющие легко распознавать включенное и отключенное положения рукоятки управления аппаратом. В случаях, когда оператор не может определить по состоянию аппарата управления, включена или отключена главная цепь электродвигателя, рекомендуется предусматривать световую сигнализацию.

5.3.34. Коммутационные аппараты должны без повреждений и ненормального износа коммутировать наибольшие токи нормальных режимов работы управляемого ими электродвигателя (пусковой, тормозной, реверса, рабочий). Если реверсы и торможения не имеют места в нормальном режиме, но возможны при неправильных операциях, то коммутационные аппараты в главной цепи должны коммутировать эти операции без разрушения.

5.3.35. Коммутационные аппараты должны быть стойкими к расчетным токам КЗ (см. гл.1.4).

5.3.36. Коммутационные аппараты по своим электрическим и механическим параметрам должны соответствовать характеристикам приводимого механизма во всех режимах его работы в данной установке.

5.3.37. Использование втычных контактных соединителей для управления переносными электродвигателями допускается только при мощности электродвигателя не более 1 кВт.

Втычные контактные соединители, служащие для присоединения передвижных электродвигателей мощностью более 1 кВт, должны иметь блокировку, при которой отключение и включение соединения возможны только при отключенном положении пускового аппарата в главной (силовой) цепи электродвигателя.

5.3.38. Включение обмоток магнитных пускателей, контакторов и автоматических выключателей в сети до 1 кВ с заземленной нейтралью может производиться на междуфазное или фазное напряжение.

При включении обмоток указанных выше аппаратов на фазное напряжение должно быть предусмотрено одновременное отключение всех трех фаз ответвления к электродвигателю автоматическим выключателем, а при защите предохранителями — специальными устройствами, действующими на отключение пускателя или контактора при сгорании предохранителей в одной или любых двух фазах.

При включении обмотки на фазное напряжение ее нулевой вывод должен быть надежно присоединен к нулевому рабочему проводнику питающей линии или отдельному изолированному проводнику присоединенному к нулевой точке сети.

5.3.39. Коммутационные аппараты электродвигателей, питаемых по схеме блока трансформатор — электродвигатель, следует, как правило, устанавливать на вводе от сети, питающей блок, без установки их на вводе к электродвигателю.

5.3.40. При наличии дистанционного или автоматического управления механизмами должна быть предусмотрена предварительная (перед пуском) сигнализация или звуковое оповещение о предстоящем пуске. Такую сигнализацию и такое оповещение не требуется предусматривать у механизмов, вблизи которых установка аппарата аварийного отключения не требуется (см. 5.3.31).

5.3.41. Провода и кабели, которые соединяют пусковые реостаты с фазными роторами асинхронных электродвигателей, должны выбираться по длительно допустимому току для следующих условий:

работа с замыканием колец электродвигателя накоротко: при пусковом статическом моменте механизма, не превышающем 50% номинального момента электродвигателя (легкий пуск), — 35% номинального тока ротора, в остальных случаях — 50% номинального тока ротора;

работа без замыкания колец электродвигателя накоротко — 100% номинального тока ротора.

5.3.42. Пуск асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором и синхронных электродвигателей должен производиться, как правило, непосредственным включением в сеть (прямой пуск). При невозможности прямого пуска следует применять пуск через реактор, трансформатор или автотрансформатор. В особых случаях допускается применение пуска с подъемом частоты сети с нуля.

Защита асинхронных и синхронных электродвигателей напряжением выше
1 кВ

5.3.43. На электродвигателях должна предусматриваться защита от многофазных замыканий (см. 5.3.46) и в случаях, оговоренных ниже, защита от однофазных замыканий на землю (см. 5.3.48), защита оттоков перегрузки (см. 5.3.49) и защита минимального напряжения (см. 5.3.52 и 5.3.53). На синхронных электродвигателях должна, кроме того, предусматриваться защита от асинхронного режима (см. 5.3.50 и 5.3.51), которая может быть совмещена с защитой от токов перегрузки.

Защита электродвигателей с изменяемой частотой вращения должна выполняться для каждой частоты вращения в виде отдельного комплекта, действующего на свой выключатель.

5.3.44. На электродвигателях, имеющих принудительную смазку подшипников, следует устанавливать защиту, действующую на сигнал и отключение электродвигателя при повышении температуры или прекращении действия смазки.

На электродвигателях, имеющих принудительную вентиляцию, следует устанавливать защиту, действующую на сигнал и отключение электродвигателя при повышении температуры или прекращении действия вентиляции.

5.3.45. Электродвигатели с водяным охлаждением обмоток и активной стали статора, а также с встроенными воздухоохладителями, охлаждаемыми водой, должны иметь защиту, действующую на сигнал при уменьшении потока воды ниже заданного значения и на отключение электродвигателя при его прекращении. Кроме того, должна быть предусмотрена сигнализация, действующая при появлении воды в корпусе электродвигателя.

5.3.46. Для защиты электродвигателей от многофазных замыканий в случаях, когда не применяются предохранители, должна предусматриваться:

1. Токовая однорелейная отсечка без выдержки времени, отстроенная от пусковых токов при выведенных пусковых устройствах, с реле прямого или косвенного действия, включенным на разность токов двух фаз, — для электродвигателей мощностью менее 2 МВт.

2. Токовая двухрелейная отсечка без выдержки времени, отстроенная от пусковых токов при выведенных пусковых устройствах, с реле прямого или косвенного действия — для электродвигателей мощностью 2 МВт и более, имеющих действующую на отключение защиту от однофазных замыканий на землю (см. 5.3.48), а также для электродвигателей мощностью менее 2 МВт, когда защита по п.1 не удовлетворяет требованиям чувствительности или когда двухрелейная отсечка оказывается целесообразной по исполнению комплектной защиты или применяемого привода с реле прямого действия.

При отсутствии защиты от однофазных замыканий на землю токовая отсечка электродвигателей мощностью 2 МВт и более должна выполняться трехрелейной с тремя трансформаторами тока. Допускается защита в двухфазном исполнении с дополнением защиты от двойных замыканий на землю, выполненная с помощью трансформатора тока нулевой последовательности и токового реле.

3. Продольная дифференциальная токовая защита — для электродвигателей мощностью 5 МВт и более, а также менее 5 МВт, если установка токовых отсечек по п.1 и 2 не обеспечивает выполнения требований чувствительности; продольная дифференциальная защита электродвигателей при наличии на них защиты от замыканий на землю должна иметь двухфазное исполнение, а при отсутствии этой защиты — трехфазное, с тремя трансформаторами тока. Допускается защита в двухфазном исполнении с дополнением защиты от двойных замыканий на землю, выполненной с помощью трансформатора тока нулевой последовательности и токового реле.

Для электродвигателей мощностью 5 Мвт и более, выполненных без шести выводов обмотки статора, должна предусматриваться токовая отсечка.

5.3.47. Для блоков трансформатор (автотрансформатор) — электродвигатель должна предусматриваться общая защита от многофазных замыканий:

1. Токовая отсечка без выдержки времени, отстроенная от пусковых токов при выведенных пусковых устройствах (см. также 5.3.46), — для электродвигателей мощностью до 2 МВт. При схеме соединения обмоток трансформатора звезда — треугольник отсечка выполняется из трех токовых реле: двух включенных на фазные токи и одного включенного на сумму этих токов.

При невозможности установки трех реле (например, при ограниченном числе реле прямого действия) допускается схема с двумя реле, включенными на соединенные треугольником вторичные обмотки трех трансформаторов тока.

2. Дифференциальная отсечка в двухрелейном исполнении, отстроенная от бросков тока намагничивания трансформатора, — для электродвигателей мощностью более 2 МВт, а также 2 МВт и менее, если защита по п.1 не удовлетворяет требованиям чувствительности при междуфазном КЗ на выводах электродвигателя.

3. Продольная дифференциальная токовая защита в двухрелейном исполнении с промежуточными насыщающимися трансформаторами тока — для электродвигателей мощностью более 5 МВт, а также 5 МВт и менее, если установка отсечек по п.1 и 2 не удовлетворяет требованиям чувствительности.

Оценка чувствительности должна производиться в соответствии с 3.2.19 и 3.2.20 при КЗ на выводах электродвигателя.

Защита должна действовать на отключение выключателя блока, а у синхронных электродвигателей — также на устройство АГП, если оно предусмотрено.

Для блоков с электродвигателями мощностью более 20 МВт, как правило, должна предусматриваться защита от замыкания на землю, охватывающая не менее 85% витков обмотки статора электродвигателя и действующая на сигнал с выдержкой времени.

Указания по выполнению остальных видов защиты трансформаторов (автотрансформаторов) (см. 3.2.51 и 3.2.53) и электродвигателей при работе их раздельно действительны и в том случае, когда они объединены в блок трансформатор (автотрансформатор) — электродвигатель.

5.3.48. Защита электродвигателей мощностью до 2 МВт от однофазных замыканий на землю при отсутствии компенсации должна предусматриваться при токах замыкания на землю 10 А и более, а при наличии компенсации — если остаточный ток в нормальных условиях превышает это значение. Такая защита для электродвигателей мощностью более 2 МВт должна предусматриваться при токах 5 А и более.

Ток срабатывания защит электродвигателей от замыканий на землю должен быть не более: для электродвигателей мощностью до 2 МВт 10 А и для электродвигателей мощностью более 2 МВт 5 А. Рекомендуются меньшие токи срабатывания, если это не усложняет выполнения защиты.

Защиту следует выполнять без выдержки времени (за исключением электродвигателей, для которых требуется замедление защиты по условию отстройки от переходных процессов) с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности, установленных, как правило, в РУ. В тех случаях, когда установка трансформаторов тока нулевой последовательности в РУ невозможна или может вызвать увеличение выдержки времени защиты, допускается устанавливать их у выводов электродвигателя в фундаментной яме.

Если защита по условию отстройки от переходных процессов должна иметь выдержку времени, то для обеспечения быстродействующего отключения двойных замыканий на землю в различных точках должно устанавливаться дополнительное токовое реле с первичным током срабатывания около 50-100 А.

Защита должна действовать на отключение электродвигателя, а у синхронных электродвигателей — также на устройство АГП, если оно предусмотрено.

5.3.49. Защита от перегрузки должна предусматриваться на электродвигателях, подверженных перегрузке по технологическим причинам, и на электродвигателях с особо тяжелыми условиями пуска и самозапуска (длительность прямого пуска непосредственно от сети 20 с и более), перегрузка которых возможна при чрезмерном увеличении длительности пускового периода вследствие понижения напряжения в сети.

Защиту от перегрузки следует предусматривать в одной фазе с зависимой или независимой от тока выдержкой времени, отстроенной от длительности пуска электродвигателя в нормальных условиях и самозапуска после действия АВР и АПВ. Выдержка времени защиты от перегрузки синхронных электродвигателей во избежание излишних срабатываний при длительной форсировке возбуждения должна быть по возможности близкой к наибольшей допустимой по тепловой характеристике электродвигателя.

На электродвигателях, подверженных перегрузке по технологическим причинам, защита, как правило, должна выполняться с действием на сигнал и автоматическую разгрузку механизма.

Действие защиты на отключение электродвигателя допускается:

на электродвигателях механизмов, для которых отсутствует возможность своевременной разгрузки без останова, или на электродвигателях, работающих без постоянного дежурства персонала;

на электродвигателях механизмов с тяжелыми условиями пуска или самозапуска.

Для электродвигателей, которые защищаются от токов КЗ предохранителями, не имеющими вспомогательных контактов для сигнализации об их перегорании, должна предусматриваться защита от перегрузки в двух фазах.

5.3.50. Защита синхронных электродвигателей от асинхронного режима может осуществляться при помощи реле, реагирующего на увеличение тока в обмотках статора; она должна быть отстроена по времени от пускового режима и тока при действии форсировки возбуждения.

Защита, как правило, должна выполняться с независимой от тока характеристикой выдержки времени. Допускается применение защиты с зависимой оттока характеристикой на электродвигателях с отношением КЗ более 1.

При выполнении схемы защиты должны приниматься меры по предотвращению отказа защиты при биениях тока асинхронного режима.

Допускается применение других способов защиты, обеспечивающих надежное действие защиты при возникновении асинхронного режима.

5.3.51. Защита синхронных электродвигателей от асинхронного режима должна действовать с выдержкой времени на одну из схем, предусматривающих:

2) ресинхронизацию с автоматической кратковременной разгрузкой механизма до такой нагрузки, при которой обеспечивается втягивание электродвигателя в синхронизм (при допустимости кратковременной разгрузки по условиям технологического процесса);

3) отключение электродвигателя и повторный автоматический пуск;

4) отключение электродвигателя (при невозможности его разгрузки или ресинхронизации, при отсутствии необходимости автоматического повторного пуска и ресинхронизации по условиям технологического процесса).

5.3.52. Для облегчения условий восстановления напряжения после отключения КЗ и обеспечения самозапуска электродвигателей ответственных механизмов следует предусматривать отключение защитой минимального напряжения электродвигателей неответственных механизмов суммарной мощностью, определяемой возможностями источника питания и сети по обеспечению самозапуска.

Выдержки времени защиты минимального напряжения должны выбираться в пределах от 0,5 до 1,5 с — на ступень больше времени действия быстродействующих защит от многофазных КЗ, а уставки по напряжению должны быть, как правило, не выше 70% номинального напряжения.

При наличии синхронных электродвигателей, если напряжение на отключенной секции затухает медленно, в целях ускорения действия АВР и АПВ может быть применено гашение поля синхронных электродвигателей ответственных механизмов с помощью защиты минимальной частоты или других способов, обеспечивающих быстрейшую фиксацию потери питания.

Эти же средства могут быть использованы для отключения неответственных синхронных электродвигателей, а также для предупреждения несинхронного включения отключенных двигателей, если токи выключения превышают допустимые значения.

В электроустановках промышленных предприятий в случаях, когда не может быть осуществлен одновременный самозапуск всех электродвигателей ответственных механизмов (см. 5.3.10), следует применять отключение части таких ответственных механизмов и их автоматический повторный пуск по окончании самозапуска первой группы электродвигателей. Включение последующих групп может быть осуществлено по току, напряжению или времени.

5.3.53. Защита минимального напряжения с выдержкой времени не более 10 с и уставкой по напряжению, как правило, не выше 50% номинального напряжения (кроме случаев, приведенных в 5.3.52) должна устанавливаться на электродвигателях ответственных механизмов также в случаях, когда самозапуск механизмов после останова недопустим по условиям технологического процесса или по условиям безопасности и, кроме того, когда не может быть обеспечен самозапуск всех электродвигателей ответственных механизмов (см. 5.3.52). Кроме указанных случаев эту защиту следует использовать также для обеспечения надежности пуска АВР электродвигателей взаиморезервируемых механизмов.

На электродвигателях с изменяемой частотой вращения ответственных механизмов, самозапуск которых допустим и целесообразен, защиты минимального напряжения должны производить автоматическое переключение на низшую частоту вращения.

5.3.54. На синхронных электродвигателях должно предусматриваться автоматическое гашение поля. Для электродвигателей мощностью 2 МВт и более АГП осуществляется путем введения сопротивлений в цепь обмотки возбуждения. Для электродвигателей мощностью менее 2 МВт допускается осуществлять АГП путем введения сопротивления в цепь обмотки возбуждения возбудителя. Для синхронных электродвигателей менее 0,5 МВт АГП, как правило, не требуется. На синхронных электродвигателях, которые снабжены системой возбуждения, выполненной на управляемых полупроводниковых элементах, АГП независимо от мощности двигателя может осуществляться инвертированием, если оно обеспечивается схемой питания. В противном случае АГП должно осуществляться введением сопротивления в цепь обмотки возбуждения.

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 сооответствующими 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.

<< Глава 5.2. Генераторы и синхронные компенсаторы	Глава 5.4. >> Электрооборудование кранов
Содержание Правила устройства электроустановок ПУЭ (утв. Минэнерго СССР) (6-ое издание)

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас или получите полный доступ к системе ГАРАНТ на 3 дня бесплатно!

Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.

Какая защита должна предусматриваться на электродвигателях?

Защита электродвигателя: основные виды, схемы подключения и принцип работы. Инструкция как установить своими руками

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.

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

Защита электродвигателя

Подписка на рассылку

• ВКонтакте
• Facebook
• ok
• Twitter
• YouTube
• Instagram
• Яндекс.Дзен
• TikTok

Защита электродвигателя – это комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на повышение продолжительности периода эксплуатации машины и профилактику её поломок, вызванных воздействием внешних факторов. В частности, они направлены на предотвращение перегрева, коротких замыканий, попадания влаги, неполнофазного режима работы и подобных проблем.

Целесообразно рассматривать следующие виды защиты электродвигателя:

• от короткого замыкания;
• от пропадания фазы (неполнофазного режима);
• от перегрева (температурная);
• от попадания влаги;
• от перегрузки по току (электрическая).

Защита электродвигателя от короткого замыкания

Для защиты электродвигателя от короткого замыкания применяются специальные аппараты мгновенного действия, задача которых – прекратить подачу тока в случае появления замыкания в цепи. Технические решения определяются мощностью машины.

Так, для электродвигателей, работающих в сетях с напряжением до 500 В целесообразно использовать плавкие предохранители, однако можно так же использовать автоматические выключатели с времятоковой характеристикой С или D в зависимости от кратности пускового тока ЭД. Для машин с большим напряжением или высокой мощностью рекомендуется применять электромагнитные реле либо автоматические выключатели с ЭМ-расцепителем.

Аппараты мгновенного выключения подачи электричества устанавливаются таким образом, чтобы быть отстроенными от пусковых токов и токов самозапуска.

Защита электродвигателя от пропадания фазы

Защита электродвигателя от неполнофазного режима (пропадания одной из фаз) применяется в трёхфазных машинах. Она может быть реализована через релейный или диоднотранзисторный механизм. Первый вариант наиболее распространён, поскольку обеспечивает высокую скорость срабатывания, отличается надёжностью, низкой ценой и простотой в реализации.

Обычно реле контроля фаз устанавливается в сети катушки контактора ЭД. В этом случае оно прекращает подачу напряжения при потере одной из фаз только на машину.

Защита электродвигателя от перегрева

Температурная защита электродвигателя от перегрева, вызванного отличными от перегрузок факторами, реализовывается посредством установки соответствующего реле. Реле подключается к позисторным датчикам температуры, встраиваемым в обмотки статора, и размыкает цепь питания при превышении допустимых параметров нагрева.

Тем не менее, такая тепловая защита электродвигателя применяется нечасто. Это обусловлено тем, что обычно электродвигатели «сами по себе» не перегреваются, превышение температуры вызывается перегрузкой или коротким замыканием в обмотках, для защиты от которых используются другие механизмы.

Защита электродвигателя от перегрузки

Защита электродвигателя от перегрузки очень схожа с защитой от перегрева, поскольку повышение температуры обмоток является заметным «симптомом» перегрузки. Как следствие, защитные устройства очень часто базируются на термочувствительных или плавких элементах.

Подобный принцип действия реализуется в температурных и тепловых реле, а также автоматических выключателях с тепловым расцепителем. Все они оснащаются термочувствительным датчиком, который устанавливается непосредственно в обмотки электродвигателя.

Иной принцип реализовывается в термореле. Расцепитель в них срабатывает при превышении силой тока определённых показателей.

И, наконец, реле с часовым механизмом защищают электродвигатель от перегрузки, просто отключая его по истечении определённого времени работы.

Электрическая защита двигателя

Токовая защита двигателя реализуется через электромагнитное реле. При превышении силой тока определённых значений цепь просто размыкается, и машина останавливается.

А вот от повышения или понижения напряжения – регулярно. И в ней также используются электромагнитные реле. Впрочем, сейчас они всё чаще заменяются микропроцессорными, которые способны к самостоятельному замеру напряжения и размыканию цепи в случае понижения ниже минимального уровня.

Электромагнитные реле, использующиеся для электрической защиты двигателя, также предотвращают самопроизвольный старт машины после возобновления питания.

Защита электродвигателя от воды

Защита электродвигателя от воды осуществляется как непосредственно производителем машины, так и конструктором агрегата, в котором данный электродвигатель применяется.

Каждый электродвигатель выполняется в корпусе с определённой степенью защиты от воды. Она характеризуется не только климатическим исполнением, но и, например, сертификацией IP. Так, электродвигатели с сертификацией IP54 защищены от водяных брызг независимо от стороны, с которой оные пришли, а с сертификацией IP56 – от сильных водяных струй, также со всех сторон.

В принципе, при соблюдении целостности изоляции обмоток вода электродвигателю не страшна. Однако для повышения защиты от её негативного действия стоит изолировать контакты подключённых фаз, а также выполнять корпуса агрегатов, в которых используется электродвигатель, в водонепроницаемом или водозащищённом корпусе.

Виды электрической защиты асинхронных электродвигателей

Защита асинхронных электродвигателей

Асинхронные двигатели трехфазного переменного тока напряжением до 500 в при мощностях от 0,05 до 350 — 400 кВт являются наиболее распространенным видом электродвигателей.

Надежная и бесперебойная работа электродвигателей обеспечивается в первую очередь надлежащим выбором их по номинальной мощности, режиму работы и форме исполнения. Не меньшее значение имеет также соблюдение необходимых требований и правил при составлении электрической схемы, выборе пускорегулирующей аппаратуры, проводов и кабелей, монтаже и эксплуатации электропривода.

Аварийные режимы работы электродвигателей

Даже для правильно спроектированных и эксплуатируемых электроприводов при их работе всегда остается вероятность появления режимов, аварийных или ненормальных для двигателя и другого электрооборудования.

К аварийным режимам относятся :

1) многофазные (трех- и двухфазные) и однофазные короткие замыкания в обмотках электродвигателя; многофазные короткие замыкания в выводной коробке электродвигателя и во внешней силовой цепи (в проводах и кабелях, на контактах коммутационных аппаратов, в ящиках сопротивлений); короткие замыкания фазы на корпус или нулевой провод внутри двигателя или во внешней цепи — в сетях с заземленной нейтралью; короткие замыкания в цепи управления; короткие замыкания между витками обмотки двигателя (витковые замыкания).

Короткие замыкания являются наиболее опасными аварийными режимами в электроустановках. В большинстве случаев они возникают из-за пробоя или перекрытия изоляции. Токи короткого замыкания иногда достигают величин, в десятки и сотни раз превосходящих значения токов нормального режима, а их тепловое воздействие и динамические усилия, которым подвергаются токоведущие части, могут привести к повреждению всей электроустановки;

2) тепловые перегрузки электродвигателя из-за прохождения по его обмоткам повышенных токов: при перегрузках рабочего механизма по технологическим причинам, особо тяжелых условиях пуска двигателя под нагрузкой или его застопоривании, длительном понижении напряжения сети, выпадении одной из фаз внешней силовой цепи или обрыве провода в обмотке двигателя, механических повреждениях в двигателе или рабочем механизме, а также тепловые перегрузки при ухудшении условий охлаждения двигателя.

Тепловые перегрузки вызывают в первую очередь ускоренное старение и разрушение изоляции двигателя, что приводит к коротким замыканиям, т. е. к серьезной аварии и преждевременному выходу двигателя из строя.

Виды защиты асинхронных электродвигателей

Для того чтобы защитить электродвигатель от повреждений при нарушении нормальных условий работы, а также своевременно отключить неисправный двигатель от сети, предотвратив или ограничив тем самым развитие аварии, предусматриваются средства защиты.

Главным и наиболее действенным средством является электрическая защита двигателей, выполняемая в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ).

В зависимости от характера возможных повреждений и ненормальных режимов работы различают несколько основных наиболее распространенных видов электрической защиты асинхронных двигателей .

Защита асинхронных электродвигателей от коротких замыканий

Защита от коротких замыканий отключает двигатель при появлении в его силовой (главной) цепи или в цепи управления токов короткого замыкания.

Аппараты, осуществляющие защиту от коротких замыканий (плавкие предохранители, электромагнитные реле, автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем), действуют практически мгновенно, т. е. без выдержки времени.

Защита асинхронных электродвигателей от перегрузки

Защита от перегрузки предохраняет двигатель от недопустимого перегрева, в частности и при сравнительно небольших по величине, но продолжительных тепловых перегрузках. Защита от перегрузки должна применяться только для электродвигателей тех рабочих механизмов, у которых возможны ненормальные увеличения нагрузки при нарушениях рабочего процесса.

Аппараты защиты от перегрузки (температурные и тепловые реле, электромагнитные реле, автоматические выключатели с тепловым расцепителем или с часовым механизмом) при возникновении перегрузки отключают двигатель с определенной выдержкой времени, тем большей, чем меньше перегрузка, а в ряде случаев, при значительных перегрузках, — и мгновенно.

Защита асинхронных электродвигателей от понижения или исчезновения напряжения

Защита от понижения или исчезновения напряжения (нулевая защита) выполняется с помощью одного или нескольких электромагнитных аппаратов, действует на отключение двигателя при перерыве питания или снижении напряжения сети ниже установленного значения и предохраняет двигатель от самопроизвольного включения после ликвидации перерыва питания или восстановления нормального напряжения сети.

Специальная защита асинхронных электродвигателей от работы на двух фазах предохраняет двигатель от перегрева, а также от «опрокидывания», т. е. остановки под током вследствие снижения момента, развиваемого двигателем, при обрыве в одной из фаз главной цепи. Защита действует на отключение двигателя.

В качестве аппаратов защиты применяются как тепловые, так и электромагнитные реле. В последнем случае защита может не иметь выдержки времени.

Другие виды электрической защиты асинхронных электродвигателей

Существуют и некоторые другие, реже встречающиеся виды защиты (от повышения напряжения, однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, увеличения скорости вращения привода и т. п.).

Электрические аппараты, применяемые для защиты электродвигателей

Аппараты электрической защиты могут осуществлять один или сразу несколько видов защит. Так, некоторые автоматические выключатели обеспечивают защиту от коротких замыканий и от перегрузки. Одни из аппаратов защиты, например плавкие предохранители, являются аппаратами однократного действия и требуют замены или перезарядки после каждого срабатывания, другие, такие как электромагнитные и тепловые реле, — аппараты многократного действия. Последние различаются по способу возврата в состояние готовности на аппараты с самовозвратом и с ручным возвратом.

Выбор вида электрической защиты асинхронных электродвигателей

Выбор того или иного вида защиты или нескольких одновременно производится в каждом конкретном слу­чае с учетом степени ответственности привода, его мощности, условий работы и порядка обслуживания (наличия или отсутствия постоянного обслуживающего персонала).

Большую пользу может принести анализ данных по аварийности электрооборудования в цехе, на строительной площадке, в мастерской и т. п., выявление наиболее часто повторяющихся нарушений нормальной работы двигателей и технологического обору­дования. Всегда следует стремиться к тому, чтобы защита была по возможности простой и надежной в эксплуатации.

Для каждого двигателя независимо от его мощности и напряжения должна быть предусмотрена защита от коротких замыканий. Здесь нужно иметь в виду следующие обстоятельства. С одной стороны, защиту нужно отстроить от пусковых и тормозных токов двигателя, которые могут в 5—10 раз превышать его номинальный ток. С другой стороны, в ряде случаев коротких замыканий, например при витковых замыканиях, замыканиях между фазами вблизи от нулевой точки статорной обмотки, замыканиях на корпус внутри двигателя и т. п., защита должна срабатывать при токах, меньших пускового тока.

Одновременное выполнение этих противоречивых требований с помощью простых и дешевых средств защиты представляет большие трудности. Поэтому система защиты низковольтных асинхронных двигателей строится при сознательном допущении, что при некоторых отмеченных выше повреждениях в двигателе последний отключается защитой не сразу, а лишь в процессе развития этих повреждений, после того как значительно возрастет ток, потребляемый двигателем из сети.

Одно из важнейших требований к устройствам защиты двигателей — четкое действие ее при аварийных и ненормальных режимах работы двигателей и вместе с тем недопустимость ложных срабатываний. Поэтому аппараты защиты должны быть правильно выбраны и тщательно отрегулированы.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Защита электродвигателей

Добрый вечер, уважаемые посетители моего сайта.

Сегодня Вашему вниманию я представляю статью на тему защита электродвигателей.

Данной теме хочу уделить особое внимание, т.к. начинаю серию статей о защите электродвигателей разного назначения и класса напряжений.

Релейная защита различного электрооборудования, такого как, трансформаторов, синхронных и асинхронных двигателей, генераторов и других, должна мгновенно реагировать на любые внутренние повреждения и ненормальные опасные режимы работы. Об этом Вы можете подробнее прочитать в моих статьях про назначение релейной защиты и повреждения в электроустановках.

Требования к защите электродвигателей

1. Ложные отключения

Самый важный пункт я считаю — это неправильные или ложные отключения электродвигателей при неопасных ненормальных режимах.

Такие отключения могут возникнуть при некорректном расчете уставок релейной защиты электрических двигателей, что приводит к большому ущербу и затратам производства.

2. Простота и надежность

Этот пункт может многим показаться спорным, но я выскажу свое мнение на этот повод. Я считаю, что защиту электродвигателей необходимо выполнять простой и надежной, т.к. в последнее время столкнулся с проблемами лишнего усложнения схем релейной защиты электродвигателей.

3. Самозапуск

Огромное значение для надежного и бесперебойного электроснабжения предприятия имеет самозапуск электродвигателей.

Самозапуск — это такое явление, когда при кратковременном снижении напряжения сети, питающей электродвигатели, они не отключаются от сети, а продолжают вращаться. И после восстановления нормального напряжения сети — электродвигатели начинают «самозапускаться», т.е. увеличивать свою скорость вращения до нормальной скорости.

Кратковременные снижения напряжения сети могут быть по причине:

• короткого замыкания
• при работе схемы АВР, когда происходит автоматическое переключение питания электродвигателей с одного источника на другой

В этом пункте хочу добавить, что защита электродвигателей должна предусматривать возможность самозапуска, т.е. не отключать электродвигатели от сети при снижении напряжения, а также и при его восстановлении.

Но остались еще старые исполнения схем, где самозапуск электродвигателей ликвидировался защитой минимального напряжения, что наносило ущерб предприятию. Об этом мы тоже поговорим, но чуть позже.

Содержание

На этом я не заканчиваю, а только начинаю Вас знакомить более подробно с большой темой под названием защита электродвигателей. В данном разделе мы рассмотрим следующие темы:

Какая защита должна предусматриваться на электродвигателях

Кроме того, в современные схемы обязательно включают элементы, которые предназначены для комплексной защиты электрооборудования в случае исчезновения напряжения одной или нескольких фаз питания. В подобных системах для исключения аварийных ситуации и минимизации ущерба при их возникновении выполняют мероприятия, предусмотренные «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ).

Отключение двигателя по току тепловым реле

Для исключения выхода из строя асинхронных электродвигателей, которые применяются в механизмах, машинах и прочем оборудовании, где возможно увеличение нагрузок на механическую часть двигателя в случае нарушения технологического процесса, применяют устройства защиты от тепловых перегрузок. Схема защиты от тепловых перегрузок, которая изображена на рисунке выше, включает в себя тепловое реле для электродвигателя, являющееся основным прибором, реализующим мгновенное или заданное по времени прерывание цепи питания.

Реле электродвигателя конструктивно состоит из регулируемого или заданного точно механизма задания времени, контакторов и электромагнитной катушки и теплового элемента, являющегося датчиком возникновения критических параметров. Устройства, кроме времени срабатывания, могут регулироваться по величине перегрузки, что расширяет возможности применения, особенно для тех механизмов, в которых согласно технологическому процессу возможно кратковременное увеличение нагрузки на механическую часть электродвигателя. К недостаткам работы тепловых реле относится функция по возврату к готовности, которая реализована автоматическим самовозвратом или ручном управлении, и не дающая уверенности оператору в несанкционированном пуске электроустановки после срабатывания.

Схема пуска двигателя выполняется при помощи кнопок пуск , стоп и электромагнитного пускателя, питанием катушки которого они управляют, изображена на рисунке. Запуск реализуется контактами пускателя, которые замыкаются при подаче напряжения на катушку магнитного пускателя.

В данной схеме реализована токовая защита электродвигателя, эту функцию осуществляет тепловое реле, отключающее один из выводов обмотки от земли при превышении номинального тока, протекающего по всем, двум или какой то одной фазе питания. Защитное реле отключит нагрузку и при возникновении короткого замыкания в силовых цепях на электрический двигатель. Работает тепловой защитный аппарат по принципу механического размыкания контрольных клемм вследствие нагрева соответствующих элементов.

Есть и другие устройства, предназначенные для отключения электродвигателя, в случае возникновения в силовых линиях и цепях управления токов короткого замыкания. Они бывают нескольких типов, каждый из которых производит практически мгновенное действие по разрыву без временной паузы. К такой аппаратуре относятся предохранители, электрические автоматические выключатели, а также электромагнитные реле.

Традиционная защита асинхронных двигателей

Схема защиты трехфазных асинхронных двигателей небольшой мощности показана на рисунке ниже. Магнитный контактный пускатель содержит группу кнопок пуска и останова, связанных соответствующими вспомогательными контактами, защитными устройствами перегрузки или недогрузки.

Стартовая кнопка (КН1) представляет собой обычный прямой контактный переключатель, который обычно удерживается в нормально открытом состоянии усилием пружины. В свою очередь кнопка останова (КН2) удерживается в состоянии нормально закрытом также посредством пружины.

Стоит нажать кнопку пуска (замкнуть линию), рабочая катушка контактора получает питание через контакты (ВК) реле перегрузки (Р1-Р3). Образованное магнитное поле катушки притягивает металлический сердечник контактора.

В результате замыкаются три главных контакта (К1-К3) магнитного пускателя, через которые электродвигатель (М) соединяется с трёхфазным источником питания.

Схема пуска, останова и аварийной блокировки: П1, П2, П3 — плавкие предохранители; Р1, Р2, Р3 — токовые реле; ВК — контакты блокировки; КП — катушка пускателя; К1, К2, К3 — контакторы пускателя; КН1 — кнопка пуска; КН2 — кнопка останова; М- мотор Пока кнопка «пуск» (КН1) замкнута, цепь питания проходит через контакты кнопки «стоп» (КН2) и катушку магнитного пускателя (КП). Между тем, цепь питания катушки индуктивности теперь уже поддерживается иной схемой.

Поддержка осуществляется вспомогательными контактами (ВК) реле с токовым управлением (Р1-Р3), поэтому возврат кнопки «пуск» в исходное положение ситуацию не изменит. Контактор останется замкнутым, а двигатель в работе.

Как работает функционал защиты электрических моторов?

Обычно двигатели мощностью до 20 кВт рассматриваются как маломощные аппараты. Максимум защиты таких моторов обеспечивается:

• предохранителями с высокой отключающей способностью,
• биметаллическими реле и
• реле напряжения.

Все эти элементы защиты собраны, как правило, в структуре магнитного пускателя.

Чаще всего выгорание линейных предохранителей защиты двигателя отмечается на одной фазе. Этот обрыв может оставаться не обнаруженным, даже если двигатель защищён обычным биметаллическим реле.

Структура предохранителя: 1 — торцевая крышка; 2 — кремнезём; 3 — фарфоровый корпус; 4 — выступ крепежа; 5 — предохраняющий элемент; 6 — оловянный сплав; 7 — конструкция управления дугой Обнаружение обрыва фазы зачастую не дают и реле напряжения, подключенные на каждой линии. Несмотря на обрыв одной фазы, схемой обмоток электродвигателя поддерживается значительная обратная ЭДС на клемме фазы, находящейся в обрыве.

Поэтому уровень напряжения на реле остаётся достаточно высоким, что не приводит к срабатыванию. Однако сложности обнаружения подобных дефектов вполне преодолимы. Достаточно использовать дополнительный набор из трех реле, управляемых по току. Подключение наглядно демонстрирует схема защиты двигателя, показанная выше.

Защитные функции токовых реле

Управляемые током реле — устройства простые, но обладающие эффектом мгновенной отсечки. Конструктивно прибор состоит из следующих деталей:

• катушка тока;
• один или несколько нормально разомкнутых контактов.

Механизм движения контактов управляются ЭДС катушки тока. Традиционно токовые реле подключаются на каждой фазе последовательно с плавкими защитными предохранителями.

Когда срабатывает магнитный пускатель, электродвигатель запускается, ток питания течёт через катушку. Магнитодвижущая сила катушки (ЭДС) воздействует на механику и замыкает контакты реле. Цепь питания мотора замыкается.

Блокиратор токовой перегрузки: 1 — электрические коннекторы; 2 — индикатор отключения; 3 — тест; 4 — клеммы для проводников двигателя; 5 — сигнальный контакт; 6 — кнопка сброса; 7 — селектор «авто» или «ручной»; 8 — кнопка останова; 9 — шкала установки тока; 10 — механическая защёлка Если, вдруг, случится обрыв фазы питающей цепи мотора, ток катушки индуктивности снижается, контакты соответствующего реле переключаются в нормально-открытое положение. Учитывая, что контакты всех трёх защитных реле соединяются последовательно, цепь питания мотора разомкнётся.

Защитные функции тепловых реле электрических двигателей

Все классические конструкции моторов предполагают использование опорных и упорных подшипников. В зависимости от мощности электродвигателей, может устанавливаться тот или иной вид подшипников, либо оба вида вместе.

Неисправность подшипника любого вида нередко приводит к полной остановке вращения ротора. Внезапное механическое заклинивание, в свою очередь, провоцирует резкий подъём тока статорной обмотки электродвигателя с последующим перегревом.

Здесь токовая защита не способна удовлетворительно реагировать на событие. Как правило, этот вид защиты настроен с учётом стартового тока двигателя и короткой временной составляющей. Проблема клина может быть решена только путём внедрения защиты от тепловой перегрузки.

Также защиту в данном случае допустимо обеспечить индивидуальным модулем, настроенным на определенное время срабатывания по току. В случае применения тепловой отсечки, разумно ставить датчик температуры, встроенный непосредственно в подшипниковый узел.

Видео в тему: модуль расширения магнитного пускателя

Видеоролик ниже демонстрирует расширение возможностей коммутации стандартного магнитного пускателя за счёт включения в состав конструкции дополнительного модуля:

Метки:автоматический выключательпреобразователь частотыремонт электродвигателяЭлектрика

Соединительный изолирующий зажим типа СИЗ для проводов

Как проверить твердотельное реле мультиметром на работоспособность и целостность?

Реверс твердотельными реле + схема коммутации электродвигателей

Принцип работы электродвигателя переменного тока

Способ 2. Вращается магнитный поток, т.е. магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле получают с помощью переменного трёхфазного тока. Вот есть статор.

А есть значит 3 фазы переменного тока.

Рис. 7

Между ними как видно на Рис. 7 120 градусов, электрических градусов.

Эти три фазы укладывают в статор специальным образом, чтобы они геометрически были повернуты друг к дружке на 120°.

Рис. 8

И тогда при подаче трёхфазного питания получается само собой за счёт складывания магнитных потоков от трёх обмоток вращающееся магнитное поле.

Рис. 9 Вращающееся магнитное поле

Далее вращающееся магнитное поле влияет силой Ампера на нашу рамку и она вращается.

Но здесь есть тоже различия, два разных способа.

Способ 2а. Рамка запитывается (синхронный двигатель).

Подаём значит на рамку напряжение (постоянное), рамка выставляется по магнитному полю. Помните рис.1 из самого начала? Вот так рамка и становится.

Рис. 10 (Рис.1)

Но поле магнитное у нас тут вращается, а не просто так висит. Рамка чего будет делать? Тоже будет вращаться, следуя за магнитным полем.

Они (рамка и поле) вращаются с одинаковой частотой, или синхронно, поэтому такие двигатели называются синхронными двигателями.

Способ 2б. Рамка не запитывается (асинхронный двигатель).

Фишка в том, что рамка не запитывается, совсем не запитывается. Просто проволока такая замкнутая.

Когда мы начинаем вращать магнитное поле, по законам электромагнетизма в рамке наводится ток. От этого тока и магнитного поля получается сила Ампера. Но сила Ампера будет возникать только если рамка движется относительно магнитного поля (известная история с опытами Ампера и его походами в соседнюю комнату).

Так что рамка всегда будет отставать от магнитного поля. А то, если она его вдруг почему-то догонит, то пропадёт наводка от поля, пропадёт ток, пропадёт сила Ампера и всё вообще пропадёт. То есть, в асинхронном двигателе рамка всегда отстаёт от поля и частота у них значит разная, то есть вращаются они асинхронно, поэтому и двигатель называется асинхронным.

Плавкий предохранитель

Плавкие предохранительные выключатели довольно просто устроены и считаются наиболее распространенными устройствами для электрической защиты двигателей.

В устройстве такого варианта защиты имеется аварийный выключатель и предохранитель плавкого типа.

Первый необходим для ручного отключения прибора от сети. Это может понадобиться при срочном ремонте или любых других работ по обслуживанию двигателя.

Что касается предохранителя, то он служит в тех случаях, когда ситуация непредвиденная. Если возникает один из вышеперечисленных случаев аварий, то предохранитель отключает прибор до устранения проблемы.

Но есть такие случаи, когда небольшие скачки допустимы и выключения вовсе не требуется. Тогда все напряжение уходит в саму защиту. Имеются приборы такого типа с различным периодом срабатывания.

Таким образом, они предоставляют надежную защиту электродвигателя от перезагрузки.

Выбор электродвигателей

5.3.9. Электрические и механические параметры электродвигателей (номинальные мощность, напряжение, частота вращения, относительная продолжительность рабочего периода, пусковой, минимальный, максимальный моменты, пределы регулирования частоты вращения и т. п.) должны соответствовать параметрам приводимых ими механизмов во всех режимах их работы в данной установке.
5.3.10. Для механизмов, сохранение которых в работе после кратковременных перерывов питания или понижения напряжения, обусловленных отключением КЗ, действием АПВ или АВР, необходимо по технологическим условиям и допустимо по условиям техники безопасности, должен быть обеспечен самозапуск их электродвигателей.

Применять для механизмов с самозапуском электродвигатели и трансформаторы большей мощности, чем это требуется для их нормальной длительной работы, как правило, не требуется.

5.3.11. Для привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения, независимо от их мощности рекомендуется применять электродвигатели синхронные или асинхронные с короткозамкнутым ротором.

Для привода механизмов, имеющих тяжелые условия пуска или работы либо требующих изменения частоты вращения, следует применять электродвигатели с наиболее простыми и экономичными методами пуска или регулирования частоты вращения, возможными в данной установке.

5.3.12. Синхронные электродвигатели, как правило, должны иметь устройства форсировки возбуждения или компаундирования.

5.3.13. Синхронные электродвигатели в случаях, когда они по своей мощности могут обеспечить регулирование напряжения или режима реактивной мощности в данном узле нагрузки, должны иметь АРВ согласно 3.3.39.

5.3.14. Электродвигатели постоянного тока допускается применять только в тех случаях, когда электродвигатели переменного тока не обеспечивают требуемых характеристик механизма или неэкономичны.

5.3.15. Электродвигатели, устанавливаемые в помещениях с нормальной средой, как правило, должны иметь исполнение IP00 или IP20.

5.3.16. Электродвигатели, устанавливаемые на открытом воздухе, должны иметь исполнение не менее IP44 или специальное, соответствующее условиям их работы (например, для открытых химических установок, для особо низких температур).

5.3.17. Электродвигатели, устанавливаемые в помещениях, где возможно оседание на их обмотках пыли и других веществ, нарушающих естественное охлаждение, должны иметь исполнение не менее IP44 или продуваемое с подводом чистого воздуха. Корпус продуваемого электродвигателя, воздуховоды и все сопряжения и стыки должны быть тщательно уплотнены для предотвращения присоса воздуха в систему вентиляции.

При продуваемом исполнении электродвигателя рекомендуется предусматривать задвижки для предотвращения всаса окружающего воздуха при останове электродвигателя. Подогрев наружного (холодного) воздуха не требуется.

Советуем изучить — Экономичные и эффективные решения в части реконструкции электроснабжения объектов

5.3.18. Электродвигатели, устанавливаемые в местах сырых или особо сырых, должны иметь исполнение не менее IP43 и изоляцию, рассчитанную на действие влаги и пыли (со специальной обмазкой, влагостойкую и т. п.).

5.3.19. Электродвигатели, устанавливаемые в местах с химически активными парами или газами, должны иметь исполнение не менее IP44 или продуваемое с подводом чистого воздуха при соблюдении требований, приведенных в 5.3.17. Допускается также применение электродвигателей исполнения не менее IP33, но с химически стойкой изоляцией и с закрытием открытых неизолированных токоведущих частей колпаками или другим способом.

5.3.20. Для электродвигателей, устанавливаемых в помещениях с температурой воздуха более плюс 40 °С, должны выполняться мероприятия, исключающие возможность их недопустимого нагрева (например, принудительная вентиляция с подводом охлаждающею воздуха, наружный обдув и т. п.).

5.3.21. При замкнутой принудительной системе вентиляции электродвигателей следует предусматривать приборы контроля температуры воздуха и охлаждающей воды.

5.3.22. Электродвигатели, снабженные заложенными в обмотки или магнитопроводы термоиндикаторами, должны иметь выводы от последних на специальные щитки, обеспечивающие удобство проведения периодических измерений. Щитовые измерительные приборы для этого, как правило, не должны предусматриваться.

Понятие асинхронного электрического двигателя

Как видно на фото асинхронного двигателя, подобный агрегат представляет собой электромашину, назначение которой заключается в преобразовании электроэнергии в энергию механического типа. Другими словами, подобное оборудование, потребляя электроток, даёт крутящий момент. Именно он позволяет вращать многие агрегаты.

Название «асинхронный» значит «неодновременный». Если изучить описание асинхронных двигателей, то можно заметить, что в таких устройствах ротор вращается с меньшей частотой, чем электромагнитное поле статора.

Данное отставание или, как его ещё называют, скольжение можно высчитать, используя следующую формулу:

S = (n1— n2)/ n1 — 100%, где

n1 – частота электромагнитного поля статора;

n2 – частота вращения вала.

Конструкции и типы синхронного электродвигателя с постоянными магнитами

Синхронный электродвигатель с постоянными магнитами, как и любой вращающийся электродвигатель, состоит из ротора и статора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть.

Синхронный электродвигатель со встроенными постоянными магнитами

Обычно ротор располагается внутри статора электродвигателя, также существуют конструкции с внешним ротором — электродвигатели обращенного типа.

Конструкции синхронного двигателя с постоянными магнитами: слева — стандартная, справа обращенная.

состоит из постоянных магнитов. В качестве постоянных магнитов используются материалы с высокой коэрцитивной силой.

• По конструкции ротора синхронные двигатели делятся на:
• электродвигатели с явно выраженными полюсами;
• электродвигатели с неявно выраженными полюсами.

Электродвигатель с неявно выраженными полюсами имеет равную индуктивность по продольной и поперечной осям Ld = Lq, тогда как у электродвигателя с явно выраженными полюсами поперечная индуктивность не равна продольной Lq ≠ Ld.

Сечение роторов с разным отношением Ld/Lq. Черным обозначены магниты. На рисунке д, е представлены аксиально-расслоенные роторы, на рисунке в и з изображены роторы с барьерами.

• Также по конструкции ротора СДПМ делятся на:
• синхронный двигатель c поверхностной установкой
  постоянных магнитов(англ. SPMSM — surface permanent magnet synchronous motor);
• синхронный двигатель со встроенными
  (инкорпорированными) магнитами(англ. IPMSM — interior permanent magnet synchronous motor).

Ротор синхронного двигателя c поверхностной установкой постоянных магнитов

Ротор синхронного двигателя со встроенными магнитами

состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Наиболее распространены конструкции с двух- и трехфазной обмоткой.

• В зависимости от конструкции статора синхронный двигатель с постоянными магнитами бывает:
• с распределенной обмоткой;
• с сосредоточенной обмоткой.

Статор электродвигателя с распределенной обмоткой

Статор электродвигателя с сосредоточенной обмоткой

Распределенной

называют такую обмотку, у которой число пазов на полюс и фазу Q = 2, 3,…., k.

Сосредоточенной

называют такую обмотку, у которой число пазов на полюс и фазу Q = 1. При этом пазы расположены равномерно по окружности статора. Две катушки, образующие обмотку, можно соединить как последовательно, так и параллельно. Основной недостаток таких обмоток — невозможность влияния на форму кривой ЭДС .

Схема трехфазной распределенной обмотки

Схема трехфазной сосредоточенной обмотки

Форма обратной ЭДС

электродвигателя может быть: трапецеидальная; синусоидальная.

Форма кривой ЭДС в проводнике определяется кривой распределения магнитной индукции в зазоре по окружности статора.

Известно, что магнитная индукция в зазоре под явно выраженным полюсом ротора имеет трапециидальную форму. Такую же форму имеет и наводимая в проводнике ЭДС. Если необходимо создать синусоидальную ЭДС, то полюсным наконечникам придают такую форму, при которой кривая распределения индукции была бы близка к синусоидальной. Этому способствуют скосы полюсных наконечников ротора .

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

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЗАЩИТ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ДО 1000 В

Токовая отсечка.

Из всех аварийных режимов наиболее опасным является междуфазное короткое замыкание. Данный вид повреждения требует немедленного отключения асинхронного двигателя выключателем от питающей сети.

В соответствии с действующими правилами, асинхронные двигатели до 1000 В должны защищаться от коротких замыканий плавкими предохранителями или электромагнитными и тепловыми расцепителями автоматических выключателей.

Как обычно, правила отстают от фактических реалий. На вновь вводимых объектах асинхронные электрические машины комплектуются выносными многофункциональными блоками автоматической релейной защиты электродвигателя на базе микроконтроллеров, воздействующими на отключение выключателя.

Основной сути это не меняет. Автоматические защитные устройства от междуфазных коротких замыканий реагируют на сверхтоки и не имеют выдержки времени отключения выключателя. Такие устройства по-прежнему называют токовыми отсечками, защитные реле срабатывают при КЗ в обмотке статора либо на выводах асинхронного двигателя.

Контроль протекающего электротока осуществляется посредством традиционных токовых преобразователей – трансформаторов тока (ТТ) или более современных датчиков электротока.

Зоной действия защищающего устройства является участок электросети, расположенный после ТТ или датчика. Обычно кроме самого асинхронного двигателя в защищаемой зоне находится и питающий кабель.

Параметры срабатывания токовой отсечки должны быть надёжно отстроены от пусковых токов. С другой стороны, автоматическое защитное устройство должно обладать достаточной чувствительностью при межвитковых замыканиях в любой части обмотки статора асинхронной машины.

Данный вид ненормального режима возникает при неисправностях или перегрузке исполнительного механизма. Перегрузка двигателя также может происходить по причине его недостаточной мощности. Режим перегрузки характеризуется повышенным уровнем токового потребления с относительно небольшой кратностью по сравнению с номинальным значением.

Токовая уставка автоматической защиты электродвигателя от перегрузки меньше значения пусковых токовых параметров, поэтому должна быть осуществлена отстройка от режима запуска путём искусственной задержки времени срабатывания и отключения автоматического выключателя.

Защищённость электромашины от перегрузки может быть реализована с применением следующих устройств:

• теплового расцепителя автоматического выключателя защиты электродвигателя;
• выносного защитного комплекта с токовым реле и реле времени, воздействующего на отключение выключателя при перегрузке;
• блока комплексной защитной автоматики двигателя на микроконтроллере, при срабатывании воздействующего на расцепитель выключателя.

В случае применения автоматического выключателя требуется просто подобрать подходящий по номинальному току и характеристике автомат. Тепловой расцепитель выключателя защиты электродвигателя обеспечивает интегральную зависимость времени отключения выключателя от величины токовой перегрузки.

Защитный автоматический релейный комплект с выносными электромагнитными реле настраивается на фиксированные ток и время срабатывания защиты.

В этом варианте, в отличие от теплового расцепителя, токовые и временные параметры между собой не связаны. Выходные реле выносных комплектов релейной защиты должны воздействовать на независимый (не тепловой) расцепитель автоматического выключателя.

Релейная защита и блокировка электродвигателей

Категория: Оборудование для производства

Релейной защитой называют комплекс, состоящий из реле и других аппаратов, соединенных в определенные электрические схемы, которые должны реагировать на нарушения нормального режима работы участка электрической цепи и посылать импульсы для отключения находящегося в этой цепи выключателя или автомата.

Устройства релейной защиты должны обладать чувствительностью и быстротой действия, обеспечивающими надежность работы электрической установки, а также избирательностью (селективностью) действия. Последнее условие заключается в том, что защита должна обеспечивать отключение только поврежденного участка установки. Например, при коротком замыкании в точке К линии (рис.) выключатель В1 должен отключить поврежденный участок, но выключатели В3 и В4 не должны реагировать на аварию в точке К.

Рис. Схема селективной защиты

Таким образом, аварийная линия избирательно отключается, а остальные линии продолжают нормально работать.

На рис. показана схема максимальной токовой защиты с использованием вторичного реле косвенного действия.

Рис. Электрическая схема максимальной токовой защиты с реле косвенного действия

Реле косвенного действия непосредственно не оказывают механического действия на выключатель, а подают электрический импульс в отключающую катушку выключателя. Защита представлена на одной фазе с установкой трансформатора тока ТТ и токового реле Р, включенного во вторичную обмотку трансформатора тока. При перегрузке электродвигателя Д ток во вторичной обмотке измерительного трансформатора ТТ, а следовательно, и в катушке реле Р увеличивается. Когда он достигает значения или будет больше тока, на который отрегулировано реле, оно сработает, т. е. контакты реле замкнутся. Тогда в цепь постороннего источника (+ -) включится отключающаяся катушка ОК выключателя, которая непосредственно воздействует на отключающие элементы выключателя В, и двигатель будет отключен от фаз распределительного устройства РУ. Максимальная токовая защита обычно устанавливается на двух фазах. Реле косвенного действия достаточно точны, чувствительны и потребляют небольшую мощность.

Блокировочные связи в схемах управления двигателями являются необходимыми для производств с непрерывным технологическим процессом, который требует строгой последовательности пуска и останова машин и механизмов. Нарушение очередности пуска и останова двигателей может привести к нарушению технологического процесса, порче продукта и авариям. Очередность пуска двигателей должна быть в направлении, обратном потоку продукта, а очередность останова — в противоположном направлении. Блокировочные связи, как правило, осуществляют между цепями управления магнитных пускателей электродвигателей (рис. а).

Рис. Развернутая схема цепей управления двух сблокированных электродвигателей

С этой целью магнитные пускатели имеют дополнительные контакты, жестко связанные с якорем, и служат для включения цепей сигнализации и блокировки.

Сигнальные контакты СК различные — одни (правые) нормально открытые и другие (левые) нормально закрытые. Когда пускатель в нерабочем состоянии (главные контакты ГК разомкнуты, и двигатель не включен), контакты нормально закрытые замкнуты и у диспетчера горит зеленая лампочка 1 (рис. б). При включении пускателя контакты нормально закрытые размыкаются, а контакты нормально открытые замыкаются, гаснет зеленая лампочка и загорается красная 2. Блок-контакты БК служат для оперативного связывания работы нескольких машин и механизмов. Если включить блок-контакт БК пускателя двигателя № 1 в цепь управления пускателя № 2, то цепь управления ПМ2 не может быть замкнута до тех пор, пока не будет включен ПМ1 и не замкнутся его блок-контакты БК1 (рис. в). Для обеспечения работы двигателя № 2, вне зависимости от работы двигателя № 1, в цепь управления ПМ2 параллельно блок-контактам БК включен рубильник Р деблокировки. Если замкнуть рубильник Р, цепь управления ПМ2 окажется разблокированной и двигатель № 2 может быть включен нажатием кнопки П2 независимо от того, работает или нет двигатель № 1. На пищевых предприятиях, как правило, применяют асинхронные низковольтные двигатели трехфазного тока с короткозамкнутым ротором.

Как выбрать софстартер

Вопрос, как выбрать устройство плавного пуска, возникает довольно часто, ведь подбирается механизм под конкретный электродвигатель и источник питания.

Чтобы не ошибиться с параметрами и возможностями, рекомендуется обращать внимание на следующие показатели:

• Максимальное значение тока, вырабатываемого мотором при самых высоких нагрузках;
• Наибольшее число запусков в один час;
• Номинальное напряжение на питающей системе;
• Способность контролировать и ограничивать вырабатываемый ток;
• Возможность шунтирования – отключения питающего блока от цепи, чтобы исключить перегрев и возгорание;
• Количество фаз (две – компактнее и дешевле, три – надежнее и долговечнее при частых запусках);
• Цифровое или аналоговое управление.

Главное, чтобы выдвигаемые к софтстартеру требования соответствовали с критериями, условиями работы, мощностью двигателя и номинальным значениям сети. Помогут в выборе и сводные таблицы, расчетные алгоритмы, предлагаемыми многими поставщиками для более удобного и качественного поиска подходящего прибора.

Современная электрозащита двигателей

На рынке электротехнического оборудования все большую популярность набирает защита электродвигателя при помощи универсальных защитных устройств, так называемых мотор автоматов, которые выполняют все приведенные выше защитные функции. Данные устройства имеют модульную конструкцию и устанавливаются на DIN рейку и управляют работой силовых контакторов. Кроме приведенных функций, некоторые мотор автоматы позволяют точно регулировать различные параметры защитного отключения.

Мотор автомат с датчиками — катушками тока

Существует много разновидностей современных мотор автоматов, которые различаются коммутируемой мощностью, набором функций, способом управления, схемой подключения и внешним видом. Чтобы выбрать подходящий аппарат защиты для конкретного двигателя, необходимо знать его параметры номинального и пускового тока, а также нужно определиться с требуемым набором защитных функций и опций.

Стоимость мотор автоматов прямо пропорциональна мощности электродвигателя и функциональным защитным возможностям. Мировыми лидерами по производству защитных мотор автоматов являются такие известные бренды: Schneider Electric, ABB, IEK, Novatek electro, и другие.

Разнообразие представленных на рынке устройств защиты электродвигателей

Приведенный на рисунке ниже автомат защиты двигателя (универсальный блок) позволяет настраивать номинальный и пусковой ток электродвигателя, допустимые пороги напряжения, может отслеживать механическую нагрузку на валу электромотора. Также осуществляется контроль за качеством изоляции обмоток электродвигателя с возможностью установки запрета на включение.

Постоянный мониторинг множества параметров работы позволяет продлить срок эксплуатации двигателя и приводимого в действие оборудования. Специальный дополнительный блок обмена информацией позволяет подключить устройство к автоматическим системам контроля.

Универсальный блок защиты

Защита электромоторов на производстве

Очень часто, в момент включения мощных потребителей электроэнергии (P>100кВт) на мощных производствах во всей электросети, подключенной к трансформаторной подстанции, напряжение опускается ниже установленного минимума.

При данном кратковременном падении напряжения рабочие электромоторы не отключаются, но теряют обороты. При возобновлении нормального напряжения двигатель снова начинает набирать обороты, то есть работать в режиме запуска (перегрузки). Данное явление называют самозапуском.

Изменения скоростей двигателя в разных режимах самозапуска

Если биметаллическая пластина автоматического выключателя или термореле была достаточно прогрета из-за продолжительной нормальной работы электромотора, то в режиме самозапуска тепловой расцепитель может сработать, вызвав ложное срабатывание.

Для мощных электродвигателей на предприятиях для поддержания нормального режима работы, в том числе и после самозапуска, применяют релейную защиту с трансформаторами тока, включенными в цепь питания.

Схема релейной защиты электродвигателя

Отклонения от нормы в силовых проводах электродвигателя с подключенными последовательно первичными обмотками токовых трансформаторов используются для срабатывания защитных реле, которые подключатся к вторичным обмоткам токовых трансформаторов по специальным схемам. Сложные расчеты данных мощных систем защиты осуществляются штатными сотрудниками, заведующими энергоснабжением предприятия, поэтому теория производственной электротехники не входит в тему данной статьи.

Функции реле перегрузки

• При пуске электродвигателя позволяют выдерживать временные перегрузки без разрыва цепи.

• Размыкают цепь электродвигателя, если ток превышает предельно допустимое значение и возникает угроза повреждения электродвигателя.

• Устанавливаются в исходное положение автоматически или вручную после устранения перегрузки.

IEC и NEMA стандартизуют классы срабатывания реле перегрузки.

Обозначение класса срабатывания

Как правило, реле перегрузки реагируют на условия перегрузки в соответствии с характеристикой срабатывания. Для любого стандарта (NEMA или IEC) деление изделий на классы определяет, какой период времени требуется реле на размыкание при перегрузке. Наиболее часто встречающиеся классы: 10, 20 и 30. Цифровое обозначение отражает время, необходимое реле для срабатывания. Реле перегрузки класса 10 срабатывает в течение 10 секунд и менее при 600% тока полной нагрузки, реле класса 20 срабатывает в течение 20 секунд и менее, а реле класса 30 — в течение 30 секунд и менее.

Угол наклона характеристики срабатывания зависит от класса защиты электродвигателя. Электродвигатели IEC обычно адаптированы к определённому варианту использования. Это означает, что реле перегрузки может справляться с избыточным током, величина которого очень близка к максимальной производительности реле. Класс 10 — самый распространённый класс для электродвигателей IEC. Электродвигатели NEMA имеют внутренний конденсатор большей ёмкости, поэтому класс 20 для них применяется чаще.

Реле класса 10 обычно используется для электродвигателей насосов, так как время разгона электродвигателей составляет около 0,1-1 секунды. Для многих высокоинерционных промышленных нагрузок необходимо для срабатывания реле класса 20.

Сочетание плавких предохранителей с реле перегрузки

Плавкие предохранители служат для того, чтобы защитить установку от повреждений, которые могут быть вызваны коротким замыканием. В связи с этим плавкие предохранители должны иметь достаточную ёмкость. Более низкие токи изолируются с помощью реле перегрузки. Здесь номинальный ток плавкого предохранителя соответствует не рабочему диапазону электродвигателя, а току, который может повредить наиболее слабые составляющие установки. Как было упомянуто ранее, плавкий предохранитель обеспечивает защиту от короткого замыкания, но не защиту от перегрузок при низком токе.

На рисунке представлены наиболее важные параметры, формирующие основу согласованной работы плавких предохранителей в сочетании с реле перегрузки.

Очень важно, чтобы плавкий предохранитель сработал прежде, чем другие детали установки получат тепловое повреждение в результате короткого замыкания

Виды УПП

По способу регулировки напряжения различают одно-, двух-, трехфазные устройства:

• Устройство плавного пуска с регулировкой напряжения по одной фазе.
  Применяются в электроприводе оборудования мощностью 11 кВт. Такие УПП обеспечивают снижение динамических ударов и отсутствие рывков при старте привода. Недостатками устройств такого типа являются несимметричная нагрузка при запуске, большие пусковые токи.
• Двухфазные УПП.
  Применяются в приводах мощностью до 250 кВт для снижения динамических нагрузок при пуске. Обеспечивают некоторое снижение пусковых токов, нагрева двигателя. Используется в оборудовании со среднетяжелыми условиями пуска при отсутствии жестких требований к ограничению тока.
• Трехфазные софт-стартеры.
  УПП такого типа снижают пусковые токи до 3-х кратного значения от номинала, позволяют осуществлять плавную остановку, обеспечивают аварийное отключение привода. Регулировка напряжения осуществляется по всем трем фазам, что исключает появление асимметрии. Номинальная мощность привода ограничена только характеристиками полупроводниковых силовых элементов. Такие УПП используют в приводе с особо тяжелыми условиями пуска, с частым включениями и остановками.

Токовая защита от многофазных замыканий в обмотке статора двигателя

Защиты от многофазных замыканий в обмотке статора должны срабатывать по возможности с минимальным временем. Для этой цели используется максимальная токовая защита с зависимой или независимой выдержкой времени. При этом для быстрого отключения при сверхтоках короткого замыкания используется токовая отсечка, отстраиваемая от максимального значения пускового тока в момент включения двигателя. Остальной диапазон возможных токов коротких замыканий перекрывается ступенями МТЗ с независимой (зависимой) выдержкой времени.

Функция динамического переключения параметров (уставок) защиты обеспечивает ее загрубление на определенное время (при включении электродвигателя после предшествующей паузы) и тем самым позволяет повысить чувствительность к коротким замыканиям. При этом генерируется сигнал наличия предшествующей паузы в подаче напряжения, и переключаются уставки МТЗ, чем обеспечивается блокировка защиты во время последующего пуска двигателя.

Защита от перегрева

Источник перегрева может находиться в обмотке статора, в роторе, подшипниках, в месте электрического подключения. Во всех перечисленных случаях тепловая энергия выделяется на корпусе электродвигателя. Как правило, источником нагрева является обмотка, поэтому температурные датчики обычно устанавливают около нее, в лобовой части двигателя, которая меньше всего охлаждается вентилятором обдува.

В качестве датчиков используют полупроводниковые PTC терморезисторы (термисторы или позисторы). Термисторная защита наиболее эффективна, поскольку реагирует на все возможные причины возникновения перегрева — заклинивание подшипников или нагрузки (быстрое нагревание), перегрузка, обрыв фазы или плохое охлаждение (медленное нагревание).

Стандартное сопротивление позистора при температуре +25°С должно быть не более 300 Ом. При повышении температуры до пороговой сопротивление резко возрастает до значений более 2 кОм.

Если электродвигатель расположен в ответственном месте, целесообразно установить несколько датчиков внутри него и на корпусе с целью постоянного мониторинга и быстрого реагирования на внештатные ситуации.

Для защиты от перегрева корпуса очень важно обеспечить правильную работу воздушного охлаждения. В системе охлаждения используется вентилятор обдува, крыльчатка которого насажена на вал электродвигателя. Эффективность обдува снижается с повышением температуры окружающей среды. Рабочая мощность двигателя может быть равна номинальной при температуре среды не выше 40°С.

При повышении температуры воздуха мощность на валу должна быть снижена, иначе двигатель начнет перегреваться. Так, при температуре окружающей среды +60°С мощность не должна превышать 82% от номинала.

На перегрев двигателя также влияет высота его установки над уровнем моря. Это связано с меньшей эффективностью отбора тепла воздушным потоком на больших высотах. Например, если на высотах до 1000 м рабочая мощность может быть равна номинальной, то на высоте 4000 м мощность необходимо снизить до 80%.

На большой высоте и при высокой температуре окружающей среды можно не понижать механическую мощность , если обеспечить принудительное интенсивное охлаждение. Более того, при интенсивном охлаждении и нормальных условиях работы можно добиться мощности выше номинала. В таких случаях нужно уделить особое внимание мониторингу температуры двигателя.

Почему может случиться поломка

В процессе постоянной работы электродвигателя может случаться масса непредвиденных обстоятельств, которые выведут его из строя. И для того, чтобы быть готовым ко всем этим трудностям, необходимо их знать и уметь предотвратить.

Вот, что может вывести из строя электродвигатель:

• Слабое напряжение в электрической сети.
• Слишком высокое напряжение, на которое не рассчитан двигатель.
• Плохое электроснабжение и низкое качество сигнала.
• Постоянные скачки в системе.
• Неправильная установка или ненормированные правила эксплуатации электродвигателя.
• Повышенная температура в работающем двигателе и частые перегревы.
• Плохая охлаждаемость оборудования.
• Повышенная температура в пространстве вокруг двигателя.
• Низкое атмосферное давление в связи с работой двигателя в горной местности.
• Проблемы с рабочей жидкостью двигателя.
• Частое включение и выключение двигателя.
• Повышенная инерционная нагрузка на двигатель. Для каждой модели этот показатель разнообразен.
• Перегревание в связи с блокировкой ротора или обрывом фазы.

Самый простой и популярный прибор для этого мы и рассмотрим далее.

ЗАЩИТНЫЕ УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ ВЫШЕ 1000 ВОЛЬТ

Защищённость высоковольтных электрических машин обеспечивается только выносными релейными устройствами. Тепловой и электромагнитный расцепители являются прерогативой низковольтных устройств.

Принцип действия и расчёт уставок токовой отсечки и защиты от перегрузки такой же, как для низковольтных машин. Но кроме этого существуют специфические защитные устройства, не применяемые на низких напряжениях.

Защита от однофазных замыканий на землю.

Особенностью сетей высокого напряжения (6 – 10 кВ) является работа в режиме изолированной нейтрали. В таких сетях величина Iз замыкания на землю может составлять всего единицы ампер, что находится вне зоны чувствительности максимальных токовых защит от перегрузки.

Однофазные замыкания на землю характеризуются наличием токов нулевой последовательности, протекающих в одном направлении во всех трёх фазах.

Реле земляной защиты электродвигателя (это её название на жаргоне релейщиков) подключается к специальному трансформатору нулевой последовательности, представляющему собой тор (бублик), через который проходит кабель питания.

При этом через тор не должен проходить вывод экранирующей оболочки высоковольтного кабеля, в противном случае имеют место ложные срабатывания устройства с отключением выключателя.

2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Токовая защита от ОЗЗ

Стандартная функция работающая по 3Io, однако, при больших токах замыкания на землю, действует на отключение двигателя (ПУЭ п.5.3.48.)!

Если мощность двигателя до 2 МВт, то отключение следует производить мгновенно, при уровне токов ОЗЗ 10А и более. Если двигатель более 2 МВт, то при 5 А.

Как мы уже говорили ранее, ОЗЗ для двигателя — это очень опасное явление. Особенно при неустойчивых и близких замыканиях. Виной всему дуговые перенапряжения, возникающие при подобных анормальных режимах.

Использование специальных электронных устройств

Существуют сложные средства защиты электродвигателей, которые применяются опытными инженерами при проектировании электрических систем и предназначенные для одновременного противодействия аварийным ситуациям, таким как несанкционированный пуск, работа на двух фазах, работа при пониженном или повышенном напряжении, короткое замыкание однофазное электрической цепи на землю в системах с изолированной нейтралью.

К ним относятся:

устройства плавного пуска,

Использование частотных преобразователей

Схема защиты электродвигателя, реализованная в составе преобразователя частоты изображенная на рисунке ниже, предусматривает аппаратными возможностями устройства противодействовать выходу из строя электродвигателя за счет автоматического снижения величины тока при пуске, остановке, коротких замыканиях. Кроме того, защита электродвигателя частотником возможна программированием отдельных функций, таких как время срабатывания тепловой защиты, которая активизируется от контроллера температуры двигателя.

Частотный преобразователь в составе своих функций также имеет контроль защиты радиатора и корректировку по высокому и низкому напряжению, которое может быть вызвано в сетях сторонними причинами.

К особенностям контролирования процесса эксплуатации электродвигателей в системе с частотными преобразователями относятся возможности дистанционного управления с персонального компьютера, который подключается по стандартному протоколу, и передача сигналов на вспомогательные контроллеры, обрабатывающие общие сигналы технологического процесса. Узнать больше о функциях частотных преобразователей можно из статьи про устройство и функционирование инверторных преобразователей.

Устройства плавного пуска и СиЭЗ

С удешевлением устройств, в которых применены новейшие полупроводниковые элементы, становится целесообразно использовать для защиты асинхронных электродвигателей приборы плавного пуска и системы бесконтактной защиты.

Устройства плавного пуска (или УПП) предохраняют электродвигатели от высокого пускового тока по силовым цепям, и при остановке, если в состав такой аппаратуры включены функциональные элементы, предназначенные для торможения силовых электроустановок. Подробнее об этих электронных изделиях можно узнать в этой публикации.

Одним из самых распространенных способов защиты трехфазных электродвигателей как короткозамкнутых, так и с фазным ротором, являются системы электронной бесконтактной защиты (СиЭЗ). Функциональная схема, на которой показан пример реализации устройства защиты двигателей СиЭЗ, приведена ниже.

СиЭЗ осуществляет защиту электродвигателей при обрыве любого фазного провода, увеличении тока сверх номинального, механическом заклинивании якоря (ротора) и недопустимой асимметрии по напряжению между фазами. Реализация функций возможна при использовании в схеме шунтов и трансформаторов тока L1, L2 и L3.

Кроме того, системы могут включать дополнительные опции, такие как предпусковой контроль сопротивления изоляции, дистанционные датчики температуры и защиту от понижения тока ниже номинального.

Преимущества СиЭЗ пред частотными преобразователями является непосредственное снятие данных через индукционные датчики, что исключает запаздывание срабатывания, а также сравнительно низкая стоимость при условии, что приборы имеют защитное предназначение.

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

• многофазные (трех- и двухфазные) и однофазные короткие замыкания в обмотках электродвигателя;
• многофазные короткие замыкания в выводной коробке электродвигателя и во внешней силовой цепи (в проводах и кабелях, на контактах коммутационных аппаратов, в ящиках сопротивлений);
• короткие замыкания фазы на корпус или нулевой провод внутри двигателя или во внешней цепи — в сетях с заземленной нейтралью;
• короткие замыкания в цепи управления;
• короткие замыкания между витками обмотки двигателя (витковые замыкания).

Короткие замыкания являются наиболее опасными аварийными режимами в электроустановках. В большинстве случаев они возникают из-за пробоя или перекрытия изоляции. Токи короткого замыкания иногда достигают величин, в десятки и сотни раз превосходящих значения токов нормального режима, а их тепловое воздействие и динамические усилия, которым подвергаются токоведущие части, могут привести к повреждению всей электроустановки;

2. тепловые перегрузки электродвигателя из-за прохождения по его обмоткам повышенных токов:

• при перегрузках рабочего механизма по технологическим причинам,
• особо тяжелых условиях пуска двигателя под нагрузкой или его застопоривании,
• длительном понижении напряжения сети,
• выпадении одной из фаз внешней силовой цепи или обрыве провода в обмотке двигателя,
• механических повреждениях в двигателе или рабочем механизме,
• а также тепловые перегрузки при ухудшении условий охлаждения двигателя.

Тепловые перегрузки вызывают в первую очередь ускоренное старение и разрушение изоляции двигателя, что приводит к коротким замыканиям, т.е. к серьезной аварии и преждевременному выходу двигателя из строя.

Виды защиты асинхронных электродвигателей

Для того чтобы защитить электродвигатель от повреждений при нарушении нормальных условий работы, а также своевременно отключить неисправный двигатель от сети, предотвратив или ограничив тем самым развитие аварии, предусматриваются средства защиты.

Главным и наиболее действенным средством является электрическая защита двигателей, выполняемая в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ).

В зависимости от характера возможных повреждений и ненормальных режимов работы различают несколько основных наиболее распространенных видов электрической защиты асинхронных двигателей.

Защита асинхронных электродвигателей от коротких замыканий

Защита от коротких замыканий отключает двигатель при появлении в его силовой (главной) цепи или в цепи управления токов короткого замыкания.

Аппараты, осуществляющие защиту от коротких замыканий (плавкие предохранители, электромагнитные реле, автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем), действуют практически мгновенно, т. е. без выдержки времени.

Защита асинхронных электродвигателей от перегрузки

Защита от перегрузки предохраняет двигатель от недопустимого перегрева, в частности и при сравнительно небольших по величине, но продолжительных тепловых перегрузках. Защита от перегрузки должна применяться только для электродвигателей тех рабочих механизмов, у которых возможны ненормальные увеличения нагрузки при нарушениях рабочего процесса.

Аппараты защиты от перегрузки (температурные и тепловые реле, электромагнитные реле, автоматические выключатели с тепловым расцепителем или с часовым механизмом) при возникновении перегрузки отключают двигатель с определенной выдержкой времени, тем большей, чем меньше перегрузка, а в ряде случаев, при значительных перегрузках, — и мгновенно.

Защита асинхронных электродвигателей от понижения или исчезновения напряжения

Защита от понижения или исчезновения напряжения (нулевая защита) выполняется с помощью одного или нескольких электромагнитных аппаратов, действует на отключение двигателя при перерыве питания или снижении напряжения сети ниже установленного значения и предохраняет двигатель от самопроизвольного включения после ликвидации перерыва питания или восстановления нормального напряжения сети.

Специальная защита асинхронных электродвигателей от работы на двух фазах предохраняет двигатель от перегрева, а также от «опрокидывания», т. е. остановки под током вследствие снижения момента, развиваемого двигателем, при обрыве в одной из фаз главной цепи. Защита действует на отключение двигателя.

В качестве аппаратов защиты применяются как тепловые, так и электромагнитные реле. В последнем случае защита может не иметь выдержки времени.

Другие виды электрической защиты асинхронных электродвигателей

Существуют и некоторые другие, реже встречающиеся виды защиты (от повышения напряжения, однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, увеличения скорости вращения привода и т. п.).

Электрические аппараты, применяемые для защиты электродвигателей

Аппараты электрической защиты могут осуществлять один или сразу несколько видов защит. Так, некоторые автоматические выключатели обеспечивают защиту от коротких замыканий и от перегрузки. Одни из аппаратов защиты, например плавкие предохранители, являются аппаратами однократного действия и требуют замены или перезарядки после каждого срабатывания, другие, такие как электромагнитные и тепловые реле, — аппараты многократного действия. Последние различаются по способу возврата в состояние готовности на аппараты с самовозвратом и с ручным возвратом.

Выбор вида электрической защиты асинхронных электродвигателей

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

Шины медные плетеные

Шины изолированные гибкие и твердые

Индикаторы наличия напряжения

Полноценное проведение диагностического осмотра мотора

Для того, чтобы осмотреть статор и другие центральные элементы электродвигателя, используют специальные козлы, оснащенные двумя катками в верхней своей части. Последние упрощают вращение деталей.

Самостоятельный ремонт мотора следует начинать с тщательного изучения всей технической документации. Далее определяется степень износа подшипников, обнаруживаются и устраняются иные дефекты.

Технические работы ведутся с использованием набора специальных ключей, обыкновенного тестера и механизмов для подъема. Главное не забыть отключить мотор от сети. Все узлы очищаются от слоя пыли при помощи щеточек и обдуваются сжатым воздухом. В дальнейшем мелкие детали и все их крепления желательно складывать в отдельный ящик, чтобы избежать пропажи.

Ротор электродвигателя разбирается с учетом следующих рекомендаций. Как только щит будет отделен от корпуса двигателя, его сдвигают вдоль вала, стараясь не повредить изоляцию обмоток. Для этих целей используют картон высокой плотности, размещая его между статором и ротором, а впоследствии укладывая на него детали.

С вала также снимаются пружины и подшипники. Демонтируется обмотка короткозамкнутого типа и сердечник. Главным требованием при выемке ротора является аккуратное движение вдоль оси.

При проверке вентиляторов обращают внимание на целостность лопастей и надежность их крепления. Делается процедура при помощи молотка

Дефектные детали заменяются. Нельзя нарушать балансировку, поэтому перед осмотром необходимо сделать заметку на роторе, чтобы при сборе каждый элемент встал на свое место.

Основные и дополнительные функции УПП

Современные софт-стартеры – многофункциональные электротехнические устройства. Основное их предназначение – снижение пусковых токов и смягчение динамических ударов при старте двигателя. Кроме того, УПП обеспечивают:

• Пуск с номинальным моментом.
  При этом при старте на электродвигатель подается максимальное напряжение, после чего включаются тиристоры. Разгон до номинальной частоты осуществляется плавно. Софт-стартеры такой конструкции применяют для механизмов со значительной пусковой нагрузкой.
• Динамическое торможение.
  УПП с данной функцией обеспечивают остановку привода без выбега. Их устанавливают в приводе инерционного технологического оборудования: тяговых вентиляторов, подъемниках и т.д.
• Пуск в функции тока и напряжения.
  УПП такой конструкции позволяют задавать предельное значение пускового тока. Устройства применяются при низкой мощности сети, а также в приводе оборудования с низким стартовым моментом.
• Защиту электродвигателя.
  Софт-стартеры обеспечивают остановку привода при обрыве фаз, перегрузках, превышении времени разгона, а также при возникновении других аномальных и аварийных режимов. УПП не имеют защиты от коротких замыканий и включаются через предохранители или автоматы.
• Интеграцию в САР и системы телемеханики.
  Софт-стартеры с процессорными блоками управления и устройствами поддержки протоколов связи с удаленным оборудованием контроля легко встраиваются в многоуровневые системы автоматизации технических процессов.
• Регулировку частоты вращения вала.
  УПП с такой функцией не заменяют частотные преобразователи. Такой режим допустим при непродолжительной настройке оборудования.

Выбор функционала софт-стартера зависит от требований к электроприводу и осуществляется на основании технико-экономической целесообразности.