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.

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.

Фото защиты электродвигателя

схемы защиты двигателей

Автомат защиты 3-х фазного электродвигателя Немного об одном из вариантов защиты 3-х фазного двигателя. Защита электродвигателя или другой 3-х фазной нагрузки от выхода из строя при низкокачественном электропитании — весьма актуальная задача, особенно в сельской местности. Низкое качество поставляемой электроэнергии проявляется в асимметрии действующих значений напряжения в фазах 3-х фазной сети и даже в полном отсутствии напряжения одной из фаз. Это может привести к тепловой перегрузке двигателя и перегоранию его статорных обмоток. Предлагаемое устройство автоматически отключит нагрузку от сети при возникновении опасной ситуации. Теперь о самой схеме. С помощью 3-х одинаковых реактивных сопротивлений — в рассматриваемом случае конденсаторов С1-С3 — создана «искусственная нейтраль». Можно показать, что при равенстве значений емкости конденсаторов и идеальной симметрии 3-х фазной сети напряжение между искусственной и реальной нейтралью равно нулю. При нулевом напряжении в одной из фаз (но в отсутствие ее обрыва) контрольное напряжение равно приблизительно трети фазного. При нулевом напряжении в 2-х фазах оно достигает половины, а при обрыве в 2-х фазах — его полного значения. Таким образом, достаточно настроить автомат на срабатывание при критическом уменьшении напряжения в одной из фаз, в других ситуациях он сработает еще увереннее. При нажатии на кнопку SB1 «Пуск» фазное напряжение поступает на обмотку пускателя КМ1, и он своими основными контактами подключает электродвигатель М1 или другую нагрузку к 3-х фазной сети. Вспомогательные контакты пускателя блокируют кнопку SB1, которую теперь можно отпустить. Выключение двигателя происходит в результате разрыва цепи питания обмотки пускателя КМ1 при нажатии на кнопку SB2 «Стоп» или при срабатывании реле К1. На обмотку этого реле поступает пропорциональное «перекосу фаз» напряжение между точкой соединения конденсаторов С1-С3 и нейтралью 3-х фазной цепи N, выпрямленное диодным мостом VD1-VD4. Реле сработает, если это напряжение превысит некоторое пороговое значение, которое можно регулировать переменным резистором R1. Конденсатор С4 не только сглаживает пульсации подаваемого на реле напряжения, но и обеспечивает необходимую для отключения пускателя КМ1 продолжительность удержания контактов реле К1.1 в разомкнутом состоянии. Кроме того, конденсатор предотвращает ложные срабатывания автомата, к которым может привести неодновременное замыкание контактов КМ1.1 при срабатывании пускателя. Стабилитроны VD5-VD7 ограничивают на допустимом уровне напряжение на обмотке реле К1 и конденсаторе С4 при слишком большом «перекосе». Как показывает практика, для электродвигателя критично уменьшение напряжения в одной из фаз примерно до 70% номинального, т.е. до 150…140В в сети 220/380В. В этой ситуации действующее напряжения между искусственной и реальной нейтралями достигнет 20…25В. Чтобы обеспечить срабатывание автомата при таком «перекосе», в качестве К1 выбрано реле РП21 с обмоткой 24В постоянного тока и с группой контактов на переключение. Емкость конденсаторов С1-С3 выбрана исходя из того, что их реактивное сопротивление должно быть значительно меньше сопротивления обмотки реле. Применены конденсаторы КБГ-МН. Возможна их замена на МБГО, МБГЧ или импортными на соответствующее напряжение. Отклонения емкости конденсаторов от номинальной не доллжны превышать 5%. Переменный резистор R1 должен быть проволочным. Его мощность зависит от условий эксплуатации автомата. Если больших «перекосов» в сети не ожидается и нужно защитить двигатель лишь от внезапного отключения одной из фаз, резистор может быть мощностью 2Вт. Если же приходится длительное время работать на грани срабатывания, его мощность придется увеличить до 10Вт и более. Пускатель КМ1 — серии ПМЕ-211 с обмоткой управления на 220В. Диоды 2Д202Р можно заменить на КД203Г, КД203Д или диодными мостами КЦ402А, КЦ402Ж, КЦ405А, КЦ405Ж. Диоды с меньшим обратным напряжением применять не рекомендуется. Они могут быть повреждены выбросами напряжения, возникающими при коммутации индуктивной нагрузки.

читать далее… защита двигателей переменного тока Защита двигателей переменного тока Конечно, в наше время можно найти множество решений той или иной защиты работы 3-х фазных двигателей, но зачастую многие ищут всего-навсего более простых решений на наиболее встречающиеся случаи возможного пропадания одной из фаз. Об этом и пойдет далее речь. Одна из самых простых схем представлена ниже. В обычную систему запуска двигателя введено дополнительное реле Р1 с нормально разомкнутыми контактами. При наличии напряжения в сети (или при включенном автоматическом выключателе, скажем, станка) оно постоянно включено. При нажатии кнопки «Пуск» через обмотку магнитного пускателя МП1 будет проходить ток, он встанет на самоблокировку при помощи контактов Р1/1 и МП1/4 и через свои контакты МП1/1, МП1/2, МП1/3 обеспечит подачу напряжения на электродвигатель. При пропадании фазы А (или по новому L1) реле Р1 обесточивается и разрывает цепь питания магнитного пускателя электродвигателя. При пропадании двух других фаз магнитный пускатель МП1 обесточится непосредственно сам. В качестве дополнительного реле можно использовать реле типа МКУ или любое другое, подходящее по условиям и режимам работы. Данная схема строится на использовании четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью. В ней использованы ужже два дополнительных реле Р1 и Р2, обмотки которых находятся во включенном состоянии. При пропадании фазы А отключается дополнительное реле Р1, при пропадании фазы В отключается дополнительное реле Р2. В обоих этих случаях дополнительное реле отключит своими разомкнувшимися контактами магнитный пускатель МП1 электродвигателя. При пропадании фазы С магнитный пускательМП1 электродвигателя отключится сам непосредственно. Так сказать, без помощи дополнительных реле. В этой схеме также можно в качестве дополнительных реле Р1 и Р2 использовать реле типа МКУ на соответствующее напряжение. На данном рисунке показана схема защитного устройства, основанного на принципе создания и использования искусственной нулевой точки (на схеме это точка N1), образованной тремя одинаковыми конденсаторами С1 — С3. Между искусственной нулевой точкой и, так сказать, реальным нулем включено дополнительное реле с нормально замкнутыми контактами. При нормальной работе двигателя потенцал в точке N1 равен нулю и ток через реле Р1 не протекает. При пропадании одной из фаз сети возникает асимметрия 3-х фазной системы и в точке N1 появляется напряжение. При этом реле Р1 срабатывает и обесточивает обмотку магнитного пускателя МП1, который в свою очередь отключает электродвигатель. Данное устройство обеспечивает более высокую надежность защиты (в плане срабатывания — об этом позже) по сравнению с двумя предыдущими. В схеме можно использовать в качестве дополнительного реле типа МКУ на напряжение 36В; конденсаторы бумажные емкостью 4 — 10мкФ на рабочее напряжение 400 — 600В. Еще одна схема, представленная здесь, представляет собой несколько усложненный вариант, представленный тремя схемами выше. При нажатии кнопки «Пуск» включается реле Р1 и своим контактом Р1/1 замыкает цепь питания магнитного пускателя МП1. Магнитный пускатель срабатывает и своими силовыми контактами МП1/1, МП1/2, МП1/3 включает электродвигатель. При пропадании фаз В и С реле Р1 обесточится, разомкнув своим контактом цепь питания магнитного пускателя МП1. При пропадании фазы А, также как и С магнитный пускатель отключится самостоятельно. В этой схеме дополнительное реле Р1 обесточено при выключенном двигателе. Рассмотренные в подразделе «Защита двигателей переменного тока» схемы с применением дополнительных реле, за исключением схемы с искусственной нулевой точкой, имеют недостаток. При пропадании одной из фаз, на которой «сидит» дополнительное реле, это реле может не отключиться за счет того, что второй конец ее катушки будет получать вторую уцелевшую фазу через обмотку двигателя. Это несложно проследить. Величина этого «остаточного» напряжения в общем случае будет зависеть от параметров двигателя — его мощности и способа включения обмоток. Тем не менее эти схемы применимы, просто необходимо проверить их действие в каждом конкретном случае. А вот схема с искусственной нулевой точкой обладает более высокой чувствительностью и эксплуатационной надежностью. Чувствительность может оказаться настолько высокой, что устройство может сработать при нарушении электрической симметрии, вызванной, например, подключением других однофазных потребителей к этой сети. В случае необходимости понизить чувствительность можно, взяв конденсаторы с меньшей емкостью. Последняя рассмотренная схема характерна тем, что дополнительное реле всегда обесточено при отключенном двигателе и в некоторых случаях это может оказаться решающим фактором при выборе способа защиты. В любом случае действие выбранных устройств защиты надо предварительно проверить перед вводом их в постоянную эксплуатацию.

Защита электродвигателей.

[Разделы] [Оглавление раздела] [Главная страница СПЭТ] [Назад] [Дальше]

Защита электродвигателей.

1.Виды повреждений и ненормальных режимов работы ЭД.

Однофазные замыкания на землю в обмотках статора электродвигателей напряжением 3—10 кВ менее опасны по сравнению с КЗ, так как сопровождаются прохождением токов 5—20 А, определяемых емкостным током сети. Учитывая сравнительно небольшую стоимость электродвигателей мощностью менее 2000 кВт, защита от замыканий на землю устанавливается на них при токе замыкания на землю более 10 А, а на электродвигателях мощностью более 2000 кВт — при токе замыкания на землю более 5 А защита действует на отключение.

Защита от витковых замыканий на электродвигателях не устанавливается. Ликвидация повреждений этого вида осуществляется другими защитами электродвигателей, поскольку витковые замыкания в большинстве случаев сопровождаются замыканием на землю или переходят в многофазное КЗ.

Электродвигатели напряжением до 600 В защищаются от КЗ всех видов (в том числе и от однофазных) с помощью плавких предохранителей или быстродействующих электромагнитных расцепителей автоматических выключателей.

Ненормальные режимы работы. Основным видом ненормального режима работы для электродвигателей является перегрузка их токами больше номинального. Допустимое время перегрузки электродвигателей, с, определяется по следующему выражению:

Рис. 6.1. Зависимость тока электродвигателя от частоты вращения ротора.

где k — кратность тока электродвигателя по отношению к номинальному; А — коэффициент, зависящий от типа и исполнения электродвигателя: А == 250 — для закрытых электродвигателей, имеющих большую массу и размеры, А = 150 — для открытых электродвигателей.

Перегрузка электродвигателей может возникнуть вследствие перегрузки механизма (например, завала углем мельницы или дробилки, забивания пылью вентилятора или кусками шлака насоса золоудаления и т. п.) и его неисправности (например, повреждения подшипников и т. п.).

Токи, значительно превышающие номинальные, проходят при пуске и самозапуске электродвигателей. Это происходит вследствие уменьшения сопротивления электродвигателя при уменьшении его частоты вращения.

Зависимость тока электродвигателя I от частоты вращения п при постоянном напряжении на его выводах приведена на рис. 6.1. Ток имеет наибольшее значение, когда ротор электродвигателя остановлен; этот ток, называемый пусковым, в несколько раз превышает номинальное значение тока электродвигателя. Защита от перегрузки может действовать на сигнал, разгрузку механизма или отключение электродвигателя.

После отключения КЗ напряжение на выводах электродвигателя восстанавливается и частота его вращения начинает увеличиваться. При этом по обмоткам электродвигателя проходят большие токи, значения которых определяются частотой вращения электродвигателя и напряжением на его выводах. Снижение частоты вращения всего на 10—25 % приводит к уменьшению сопротивления электродвигателя до минимального значения, соответствующего пусковому току. Восстановление нормальной работы электродвигателя после отключения КЗ называется самозапуском, а токи, проходящие при этом, — токами самозапуска.

На всех асинхронных электродвигателях самозапуск может быть осуществлен без опасности их повреждения, и поэтому их защита должна быть отстроена от режима самозапуска. От возможности и длительности самозапуска асинхронных электродвигателей основных механизмов собственных нужд зависит бесперебойная работа тепловых электростанций. Если из-за большого снижения напряжения нельзя обеспечить самозапуск всех работающих электродвигателей, часть из них приходится отключать. Для этого используется специальная защита минимального напряжения, отключающая неответственные электродвигатели при снижении напряжения на их выводах до 60—70 % номинального.

В случае обрыва одной из фаз обмотки статора электродвигатель продолжает работать. Частота вращения ротора при этом несколько уменьшается, а обмотки двух неповрежденных фаз перегружаются током в 1,5—2 раза большим номинального. Защита электродвигателя от работы на двух фазах применяется лишь на электродвигателях, защищенных предохранителями, если двухфазный режим работы может повлечь за собой повреждение электродвигателя.

На мощных тепловых электростанциях в качестве привода для дымососов, дутьевых вентиляторов и циркуляционных насосов получили широкое распространение двухскоростные асинхронные электродвигатели напряжением 6 кВ. Эти электродвигатели выполняются с двумя независимыми статорными обмотками, каждая из которых подключается через отдельный выключатель, причем обе статорные обмотки одновременно не могут быть включены, для чего в схемах управления предусмотрена специальная блокировка. Применение таких электродвигателей позволяет экономить электроэнергию путем изменения их частоты вращения в зависимости от нагрузки агрегата. На таких электродвигателях устанавливается по два комплекта релейной защиты.

В эксплуатации применяются также схемы электропривода, предусматривающие вращение механизма (например, шаровой мельницы) двумя спаренными электродвигателями, которые присоединяются к одному выключателю. При этом все защиты являются общими для обоих электродвигателей, за исключением токовой защиты нулевой последовательности, которая предусматривается для каждого электродвигателя и выполняется с помощью токовых реле, подключенных к ТТ нулевой последовательности, установленным на каждом кабеле.

2.Защита асинхронных ЭД от междуфазных к.з., перегрузок и замыканий на землю.

Для защиты от многофазных КЗ электродвигателей мощностью до 5000 кВт обычно используется максимальная токовая отсечка. Наиболее просто токовую отсечку можно выполнить с реле прямого действия, встроенными в привод выключателя. С реле косвенною действия применяется одна из двух схем соединения ТТ и реле, приведенных на рис. 6.2 и 6.3. Отсечка выполняется с независимыми токовыми реле. Использование токовых реле с зависимой характеристикой (рис. 6 3) позволяет обеспечить с помощью одних и тех же реле защиту от КЗ и перегрузки. Ток срабатывания отсечки выбирается -по следующему выражению:

где kсх — коэффициент схемы, равный 1 для схемы на рис. 6.3 и v3 для схемы на рис. 6.2; Iпуск —пусковой ток электродвигателя.

Если ток срабатывания реле отстроен от пускового тока, отсечка, как правило, надежно отстроена и от. тока, который электродвигатель посылает в сечь при внешнем КЗ.

Зная номинальный ток электродвигателя Iном и кратность пускового тока kп, указываемую в каталогах, можно подсчитать пусковой ток по следующему выражению:

Рис. 6.2 Схема защиты электродвигателя токовой отсечкой с одним токовым реле мгновенного действия: а — цепи тока, б — цепи оперативного постоянного тока

Как видно по осциллограмме, приведенной на рис. 6.4, на которой показан пусковой ток электродвигателя питательного насоса, в первый момент пуска появляется кратковременный пик намагничивающего тока, превышающий пусковой ток электродвигателя. Для отстройки от этого пика ток срабатывания отсечки выбирается с учетом коэффициента надежности: kн=1,8 для реле типа РТ-40, действующих через промежуточное реле; kн = 2 для реле типов ИТ-82, ИТ-84 (РТ-82, РТ-84), а также для реле прямого действия.

Рис. 6.3. Схема защиты электродвигателя от коротких замыканий и перегрузки с двумя реле типа РТ-84:
а— цепи тока, б — цепи оперативного постоянного тока.

Т

Рис. 6 4. Осциллограмма пускового тока электродвигателя.

оковую отсечку электродвигателей мощностью до 2000 кВт следует выполнять, как правило, по наиболее простой и дешевой однорелейной схеме (см. рис. 6.2). Однако недостатком этой схемы является более низкая чувствительность по сравнению с отсечкой, выполненной по схеме на рис. 6.3, к двухфазным КЗ между одной из фаз, на которых установлен ТТ, и фазой без ТТ. Это имеет место, так как ток срабатывания отсечки, выполненной по однорелейной схеме, согласно (6.1) в vЗ раз больше, чем в двухрелейной схеме.

Поэтому на электродвигателях мощностью 2000—5000 кВт токовая отсечка для повышения чувствительности выполняется двухрелейной. Двухрелейную схему отсечки следует также применять на электродвигателях мощностью до 2000 кВт, если коэффициент чувствительности однорелейной схемы при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя меньше двух.

На электродвигателях мощностью 5000 кВт и более устанавливается продольная дифференциальная защита, обеспечивающая более высокую чувствительность к КЗ на выводах и в обмотках электродвигателей. Эта защита выполняется в двухфазном или в трехфазном исполнении с реле типа РНТ-565 (аналогично защите генераторов). Ток срабатывания рекомендуется принимать 2Iном.

Поскольку защита в двухфазном исполнении не реагирует на двойные замыкания на землю, одно из которых возникает в обмотке электродвигателя на фазе В, в которой отсутствует ТТ, дополнительно устанавливается специальная защита от двойных замыканий без выдержки времени.

ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

Защита от перегрузки устанавливается только на электродвигателях, подверженных технологическим перегрузкам (мельничных вентиляторов, дымососов, мельниц, дробилок, багерных насосов и т. п.), как правило, с действием на сигнал или разгрузку механизма. Так, например, на электродвигателях шахтных мельниц защита может действовать на отключение электродвигателя механизма, подающего уголь, благодаря чему предотвращается завал мельницы углем.

Защита от перегрузки должна отключать электродвигатель, на котором она установлена, только в том случае, если без остановки электродвигателя нельзя устранить причину, вызвавшую перегрузку. Использование защиты от перегрузки с действием на отключение целесообразно также в установках без обслуживающего персонала.

Ток срабатывания защиты от перегрузки принимается равным:

где kн = 1,1—1,2.

При этом реле защиты от перегрузки смогут сработать от пускового тока, поэтому выдержка времени защиты принимается 10—20 с по условию отстройки от времени пуска электродвигателя. Защита от перегрузки выполняется с помощью индукционного элемента реле типа ИТ-80 (РТ-80) (см. рис 6.3). Если электродвигатель при перегрузках должен отключаться, в схеме защиты используются реле типа ИТ-82 (РТ-82). На электродвигателях, защита которых от перегрузки не должна действовать на отключение, целесообразно использовать реле с двумя парами контактов типа ИТ-84 (РТ-84), обеспечивающие раздельное действие отсечки и индукционного элемента.

Для ряда электродвигателей (дымососов, дутьевых вентиляторов, мельниц), время разворота которых составляет 30—35 с, схема защиты от перегрузки с реле РТ-84 дополняется реле времени типа ЭВ-144, которое приходит в действие после замыкания контакта токового реле. При этом выдержка времени защиты может быть увеличена до 36 с. В последнее время для защиты от перегрузки электродвигателей собственных нужд применяется схема защиты с одним реле тока типа РТ-40 и одним реле времени типа ЭВ-144, а для электродвигателей с временем пуска более 20 с — реле времени типа ВЛ-34 (со шкалой 1—100 с).

3.Защита минимального напряжения.

После отключения КЗ происходит самозапуск электродвигателей, подключенных к секции или системе шин, на которых во время КЗ имело место снижение напряжения. Токи самозапуска, в несколько раз превышающие номинальные, проходят по питающим линиям (или трансформаторам) собственных нужд. В результате напряжение на шинах собственных нужд, а следовательно, и на электродвигателях понижается настолько, что вращающий момент на валу электродвигателя может оказаться недостаточным для его разворота. Самозапуск электродвигателей может не произойти, если напряжение на шинах окажется ниже 55—65 % Iном.

Для того чтобы обеспечить самозапуск наиболее ответственных электродвигателей, устанавливается защита минимального напряжения, отключающая неответственные электродвигатели, отсутствие которых в течение некоторого времени не отразится на производственном процессе. При этом уменьшается суммарный ток самозапуска и повышается напряжение на шинах собственных нужд, благодаря чему обеспечивается самозапуск ответственных электродвигателей.

В некоторых случаях при длительном отсутствии напряжения защита минимального напряжения отключает и ответственные электродвигатели. Это необходимо, в частности, для пуска схемы АВР электродвигателей, а также по технологии производства. Так, например, в случае остановки всех дымососов необходимо отключить мельничные и дутьевые вентиляторы и питатели пыли; в случае остановки дутьевых вентиляторов — мельничные вентиляторы и питатели пыли. Отключение ответственных электродвигателей защитой минимального напряжения производится также в тех случаях, когда их самозапуск недопустим по условиям техники безопасности или из-за опасности повреждения приводимых механизмов.

Наиболее просто защиту минимального напряжения можно выполнить с одним реле напряжения, включенным на междуфазное напряжение. Однако такое выполнение защиты ненадежно, так как при обрывах в цепях напряжения возможно ложное отключение электродвигателей. Поэтому однорелейная схема защиты применяется только при использовании реле прямого действия.

Для предотвращения ложного срабатывания защиты при нарушении цепей напряжения применяются специальные схемы включения реле напряжения. Одна из таких схем для четырех электродвигателей, разработанная в Тяжпромэлектропроекте, показана на рис. 6.5. Реле минимального напряжения прямого действия КVТ1—KVT4 включены на междуфазные напряжения ab и bс. Для повышения надежности защиты эти реле питаются отдельно от приборов и счетчиков, которые подключены к цепям напряжения через трехфазный автоматический выключатель SF3 с мгновенным электромагнитным расцепителем (использованы две фазы автоматического выключателя).

Фаза В цепей напряжения заземлена не глухо, а через пробивной предохранитель FV, чю исключает возможность однофазных КЗ в цепях напряжения и также повышает надежность защиты. В фазе А защиты установлен однофазный автоматический выключатель SFI с электромагнитным мгновенным расцепителем, а в фазе С — автоматический выключатель с замедленным тепловым расцепителем. Между фазами А и С включен конденсатор С емкостью порядка 30 мкФ, назначение которого указано ниже.

Рис. 6 5. Схема защиты минимального напряжения с реле прямого действия типа РНВ

При повреждениях в цепях напряжения рассматриваемая защита будет вести себя следующим образом. Замыкание одной из фаз на землю, как уже отмечалось выше, не приводит к отключению автоматических выключателей, так как цепи напряжения не имеют глухого заземления.

При двухфазном КЗ фаз В и С отключится только автоматический выключатель SF2 фазы С. Реле напряжения KVT1 и KVT2 остаются при этом подключенными к нормальному напряжению и поэтому не запускаются. Реле KVT3 и KVT4, запустившиеся при КЗ в цепях напряжения, после отключения автоматического выключателя SF2 вновь подтянутся, так как на них будет подано напряжение от фазы А через конденсатор С. При КЗ фаз АВ или АС отключится автоматический выключатель SF1, установленный в фазе А. После отключения КЗ реле KVT1 и KVT2 вновь подтянутся под действием напряжения от фазы С, поступающего через конденсатор С. Реле KVT3 и KVT4 не запустятся. Аналогично будут вести себя реле и при обрыве фаз А и С.

Таким образом, рассматриваемая схема защиты не работает ложно при наиболее вероятных повреждениях цепей напряжения. Ложная работа защиты возможна только при маловероятных повреждениях цепей напряжения — трехфазном КЗ или при отключении автоматических выключателей SF1 и SF2.

Сигнализация неисправности цепей напряжения осуществляется контактами реле KV1.1, KV2.1, KV3.1 и контактами автоматических выключателей SF1.1, SF2.1, SF3.1.

В установках с постоянным оперативным током защита минимального напряжения выполняется для каждой секции сборных шин собственных нужд по схеме, приведенной на рис. 6.6. В цепи реле времени КТ1, действующего на отключение неответственных электродвигателей, включены последовательно контакты трех минимальных реле напряжения KV1. Благодаря такому включению реле предотвращается ложное срабатывание защиты при перегорании любого предохранителя в цепях трансформатора напряжения. Напряжение срабатывания реле KV1 принимается порядка 70 % Uном.

Рис. 6.6. Схема защиты минимального напряжения на постоянном оперативном токе:
а — цепи переменного напряжения; б — оперативные цепи I — на отключение неответственных двигателей; II — на отключение ответственных двигателей.

Выдержка времени защиты на отключение неответственных электродвигателей отстраивается от отсечек электродвигателей и устанавливается равной 0,5—1,5 с. Выдержка времени на отключение ответственных электродвигателей принимается 10—15 с, для того чтобы защита не действовала на их отключение при снижениях напряжения, вызванных КЗ и самозапуском электродвигателей.

Как показывает опыт эксплуатации, в ряде случаев самозапуск электродвигателей продолжается 20—25 с при снижении напряжения на шинах собственных нужд до 60—70 %Uном. При этом, если не принять дополнительных мер, защита минимального напряжения (реле KV1), имеющая уставку срабатывания (0,6—0,7) Uном, могла бы доработать и отключить ответственные электродвигатели. Для предотвращения этого в цепи обмотки реле времени КТ2, действующего на отключение ответственных электродвигателей, включается контакт KV2.1 четвертого реле напряжения KV2. Это минимальное реле напряжения имеет уставку срабатывания порядка (0,4—0,5) Uном и надежно возвращается во время самозапуска. Реле KV2 будет длительно держать замкнутым свой контакт только при полном снятии напряжения с шин собственных нужд. В тех случаях, когда длительность самозапуска меньше выдержки времени реле КТ2, реле KV2 не устанавливается.

В последнее время на электростанциях применяется другая схема защиты, показанная на рис. 6.7. В этой схеме используются три пусковых реле: реле напряжения обратной последовательности KV1 типа РНФ-1М и реле минимального напряжения KV2 и KV3 типа РН-54/160.

Рис. 6.7. Схема защиты минимального напряжения с реле напряжения прямой последовательности:
а — цепи напряжения; б — оперативные цепи

В нормальном режиме, когда междуфазные напряжения симметричны, размыкающий контакт KV1.1 в цепи обмоток реле времени защиты КТ1 и КТ2 замкнут, а замыкающий KV1.2 в цепи сигнализации разомкнут. Размыкающие контакты реле K.V2.1 и KV3.1 при этом разомкнуты.

При снижении напряжения на всех фазах контакт KV1.1 останется замкнутым и поочередно подействуют: первая ступень защиты минимального напряжения, которая осуществляется с помощью реле KV2 (уставка срабатывания 0,7Uном) и КТ1; вторая — с помощью реле KV3 (уставка срабатывания 0,5 Uном) и КТ2. В случае нарушения одной или двух фаз цепей напряжения срабатывает реле KV1, замыкающим контактом которого KV1.2 подается сигнал о неисправности цепей напряжения.

При срабатывании каждой ступени защиты подается плюс на шинки ШМН1 и ШМН2 соответственно, откуда он поступает на цепи отключения электродвигателей. Действие защиты сигнализируется указательными реле КН1 и КН2, имеющими обмотки параллельного включения.

[Разделы] [Оглавление раздела] [Главная страница СПЭТ] [Назад] [Дальше]

Защита асинхронного двигателя — способы и схемы

Если правильно эксплуатировать асинхронный двигатель, он прослужит очень долго. Однако существуют факторы, способные сократить срок его службы, и их требуется нейтрализовать. В случае входа в аварийный режим электромотор должен быть быстро и своевременно отключен, иначе он сгорит.

К стандартным и часто встречающимся аварийным ситуациям относятся:

• Короткое замыкание (КЗ). В этом случае срабатывает защита, которая отключает мотор от сети.
• Перегрузка, из-за которой происходит перегрев двигателя.
• Уменьшение или исчезновение напряжения.
• Отсутствие напряжения на одной фазе.

Для защиты служат плавкие предохранители, магнитные пускатели или реле. Плавкие предохранители является одноразовыми, и после сгорания их приходится заменять. Автоматические переключатели с коммутациями срабатывают и при перегрузках, и при КЗ. Реле и магнитные пускатели бывают многократного действия с автоматическим самовозвратом или с ручным возвратом.

Защита от КЗ настраивается с учетом 10-кратного превышения номинального тока токами пуска и торможения. При местных замыканиях в обмотках мотора защита должна срабатывать, когда ток меньше, чем при пуске. В защите также предусматривают задержку отключения, и она срабатывает, если за это время потребляемый из сети ток сильно возрастет. Если защита от перегрузки действует слишком часто, скорее всего, мощность мотора не соответствует его назначению. Ложные срабатывания устраняют, соответственно выбирая и регулируя компоненты защиты.

Следует помнить, что любые способы и схемы защиты асинхронного электродвигателя должны быть не только просты, но и надежны.

Короткие замыкания, а также защита от перегрузок

Плавкие вставки – простейшая защита от коротких замыканий для моторов мощностью до 100 кВт. Если перегорят не все 3 предохранителя, могут отключиться только 1 или 2 фазные обмотки.

Если переходный процесс длится 2-5 секунд, номинальный ток предохранителя не должен быть меньше 40 % величины пускового тока, а если 10-20 секунд – то минимум 50 %. При неизвестной величине пускового тока и мощности Р мотора меньше 100 кВт примерная величина номинального тока I вставки выбирается так:

• при U 500 вольт I = 4,5 Р;
• при U 380 вольт I = 6 Р;
• при U 2200 вольт I = 10,5 Р.

Тепловая защита

Тепловое реле – это биметаллическая пластина, нагреваемая током обмоток мотора. Деформируясь, она активизирует контакты, отключающие мотор. Тепловые реле могут встраиваться в магнитные пускатели. Следует принимать в расчет максимальное напряжение в сети, при котором допускается применение теплового реле, и ток, при котором реле работает долгое время и не активизируется.

Тепловое реле не может реагировать на токи короткого замыкания. Не действуют на него и недолгие перегрузки, которые недопустимы. Поэтому рекомендуется совмещать использование теплового реле с плавкими вставками.

Специальный датчик тепла защищает электромотор от перегрева еще успешнее. Он устанавливается на самом электромоторе. Некоторые двигатели имеют встроенный биметаллический датчик, представляющий собой контакт, который подключен к защите.

Понижение напряжения и исчезновение фазы

Если асинхронный электромотор работает с полной нагрузкой, а напряжение при этом понижено, то он начинает быстро нагреваться. Если в него встроен температурный сенсор, включится тепловая защита.

Если же температурного сенсора не имеется, надо обеспечить защиту электродвигателя от падения напряжения. В таком случае используются реле. Когда уменьшается напряжение, они срабатывают и подают сигнал на отключение электродвигателя. Исходное состояние защиты может восстанавливаться вручную или автоматически; при этом происходит задержка во времени для каждого электромотора при их группе. В противном случае при одновременном групповом запуске после восстановления напряжение в сети может снова понизиться, и произойдет новое отключение.

Правила устройства и эксплуатации электроустановок требуют защиты от исчезновения фазы тока только в случаях экономически нецелесообразных последствий. Экономически выгоднее не изготавливать и устанавливать такую защитную систему, а устранить причины, приводящие к режиму работы только на двух фазах.

Новейшими устройствами для защиты электромоторов можно назвать автоматические выключатели, способные к воздушному гашению дуги. В некоторых конструкциях совмещаются возможности рубильника, контактора, максимального реле и термореле. В подобных моделях мощная взведенная пружина размыкает контакты. Ее освобождение зависит от того, каков исполнительный элемент – электромагнитный или тепловой.

Таким образом, защита асинхронного двигателя, способы и схемы которой изложены выше, должна реализовываться пользователем в обязательном порядке.

Схемы защиты электродвигателей от перегрузки (из мирового патентного фонда)

Рассмотрены схемы защиты электродвигателей от перегрузки, взятые из мирового патентного фонда.

Прибор для остановки однофазного асинхронного двигателя

В патенте США 2003030950 (2003 г) описан прибор для остановки однофазного асинхронного двигателя с фазосдвигающим конденсатором.

Рис. 1. Прибор для остановки однофазного асинхронного двигателя с фазосдвигающим конденсатором.

На рис.1 однофазный мотор показан в виде двух обмоток В1 и В2 и фазосдвигающего конденсатора С. Мотор питается от источника Р через один из выключателей I1 или I2.

Между выводами фазосдвигающего конденсатора включены диод D1, стабилитрон DZ, резисторы R1 и R2, конденсатор С2. Эти элементы образуют первый интегратор.

Средняя точка делителя напряжения R1, R2 подключена к базе транзистора Т1 и к катоду диода D2, связанному с эмиттером Т1, в котором резистор R3 совместно с конденсатором С2 образуют второй интегратор.

Коллектор транзистора Т1 соединен с базой полевого транзистора Т2, коллектор которого подключен к шине отключения мотора F. При повышении нагрузки на вал мотора напряжение на конденсаторе С уменьшается, что при превышении определенного уровня служит сигналом отключения мотора.

Система управления для двухвыводного электромотора

В патенте Германии DE19742916 (2001 г.) описана система управления для двухвыводного электромотора. Как показано на рис.2, система управления 1 для электромотора 2, имеющего выводы C и D, линиями А и В подключена к источнику питания.

Рис. 2. Система управления для двухвыводного электромотора.

Вывод С мотора соединен последовательно с управляющим элементом 3 (например, реле) и токоизмерительным прибором 4. Элементы 3 и 4 подключены к микроконтроллеру 5. К нему также подключены потенциометр 7, клавиатура 8, переключатель 6 и дисплей 11. Электромотор 2 управляет ударным механизмом 13 (это может быть другой электромотор).

Последовательно с которым также включен управляющий элемент 15 и токоизмерительный прибор 14. Система рассчитана на регулировку режимов основного и вспомогательного моторов при резких изменениях нагрузки (для бытовой техники).

Контрольный прибор для электрически управляемого зеркала заднего вида

Контрольный прибор для электрически управляемого зеркала заднего вида автомобиля описан в патенте Японии JP8040146 (1998 г.).

Контрольный прибор 1 (рис.3) содержит источник питания Е, переключающую цепь 2, релейную цепь 3, цепь управления реле 4 и мотор 30. Переключающая цепь 2 служит для перевода зеркала заднего вида из сложенного положения в развернутое и наоборот (реверс). В качестве концевых выключателей служат оптопары PC, управляющие работой реле.

Рис. 3. Прибор для электрически управляемого зеркала заднего вида автомобиля.

Прибор для измерения нагрузок вращающейся системы от действия ветра

Прибор для измерения нагрузок вращающейся системы от действия ветра описан в патенте Франции FR2678375 (1994 г.). Под такой системой понимается радиолокационная антенна. При сильном ветре в определенных положениях антенны нужно увеличивать мощность привода.

Рис. 4. Прибор для измерения нагрузок вращающейся системы от действия ветра.

На рис.4 показана блок-схема устройства, где 10 — схема управления мотором, 20 — измеритель ветровой нагрузки, 30 — схема расчета приращения, 40 — пороговое устройство, 50 — схема расчета ошибки поворота.

Электронное реле для защиты моторов и тиристоров

В патенте Испании ES2065241 (1994 г.) описано электронное реле для защиты моторов и тиристоров от симметричной перегрузки, разбаланса фаз и короткого замыкания.

В схеме, показанной на рис.5, основным измерительным элементом являются три токовых катушки 1,2 и 3 на каждую из трех фаз. В цепи каждой катушки установлены выпрямительные диоды 4, 5 и 6, нагруженных на конденсаторы 7 и 8 и стабилитрон 9.

Полученное на конденсаторах напряжение VE поступает на переключатель 10, которым можно выбрать шунтирующую нагрузку для различных рабочих токов мотора.

Напряжение VE в дальнейшем сравнивается с напряжениями трех фаз в компараторах (не показаны). В случае перегрузок или перекоса фаз максимальное напряжение сравнивается с опорным и при превышении его реле отключает мотор или тиристоры.

Рис. 5. Прибор для измерения нагрузок вращающейся системы от действия ветра — схема.

Защита от перегрузки

В европейском патенте EP0402353 (1991 г.) описана защита от перегрузки. На схеме, показанной на рис.6, изображен мотор 1 со статорной обмоткой 2, подключенной к кабелю питания 3 через выключатель 13 и измеритель мощности 7.

Измерительный трансформатор 8 предназначен для измерения скорости вращения ротора. Измеритель мощности 7, трансформатор 8 и выключатель 13 подключены к компьютеру 5. В компьютере производятся довольно сложные вычисления режима работы мотора, в результате чего в ряде режимов мотор может быть отключен.

Рис. 6. Защита от перегрузки.

Схема защиты электродвигателя постоянного тока привода мотор-компрессора

Использование: в электрооборудовании транспортных средств, получающих питание от контактной сети постоянного тока. Схема для защиты электродвигателей постоянного тока компрессоров может быть использована для повышения надежности мотор компрессоров транспортных средств, получающих питание непосредственно от контактной сети. Сущность: схема защиты содержит реле дифференциальной защиты, контакт линейного контактора, демпферный резистор, реле перегрузки, и релейно-контакторную цепь управления. Для исключения разрыва цепи питания двигателя от срабатывания реле перегрузки при пуске, на время пуска контакт реле времени шунтирует контакт реле перегрузки. Технический результат — повышение эффективности защитных функций в аварийных режимах, обеспечение надежности.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрооборудованию транспортных средств, получающих питание от сети постоянного тока и предназначено для защиты в аварийных режимах цепи двигателя мотор-компрессора.

Известна схема для зашиты электродвигателя компрессора постоянного тока в аварийных режимах, содержащая демпферный резистор и быстродействующий выключатель (З.Я.Гуледани. Электрические схемы электровоза ВЛ10. М.: Транспорт, 1974 г., стр.6, рис.1).

Однако такая схема не защищает цепь питания двигателей от перегрузок.

Наиболее близкой, по технической сущности, является схема зашиты электродвигателя компрессора постоянного тока в аварийных режимах, состоящая из реле дифференциальной защиты, к клемме которого последовательно подключены контакт линейного контактора и демпферный резистор (Устройство и работа электровозов постоянного тока / С.Н.Чернявский, И.М.Ривин. М.: Транспорт, 1971 г., 360 с., рис.318.).

Данная схема также не обеспечивает надежную защиту системы питания электродвигателей мотор-компрессора, поскольку лишена токовой защиты в случае заклинивания мотор-компрессора или короткого замыкания в цепи обмотки двигателя, а также в случае межвиткового короткого замыкания двигателя.

Задачей изобретения является создание схемы, обеспечивающей надежную защиту цепи питания электродвигателя мотор-компрессора в аварийных режимах.

Поставленная задача достигается тем, что в цепь питания электродвигателя мотор-компрессора, состоящую из реле дифференциальной защиты, к клемме которого последовательно подключены: силовой контакт линейного контактора, демпферный резистор, клемма обмотки двигателя мотор-компрессора, а другая клемма обмотки соединена с клеммой реле дифференциальной защиты, введено реле перегрузки, и релейно-контакторная цепь управления, а для исключения разрыва цепи питания двигателя от срабатывания реле перегрузки при пуске, на время пуска контакт реле времени шунтирует контакт реле перегрузки, для чего в релейно-контакторную цепь управления введен соответствующий контакт.

Положительный эффект изобретения проявляется в том, что предлагаемое техническое решение позволяет обеспечивать надежную защиту цепи питания электродвигателя постоянного тока привода мотор-компрессора.

На фиг.1 показана предлагаемая схема зашиты электродвигателя постоянного тока привода мотор — компрессора.

Схема зашиты цепи питания электродвигателя постоянного тока привода мотор — компрессора состоит из силовой цепи 1 питания двигателя от источника постоянного тока 2, состоящей из реле дифференциальной защиты 3, к клемме 4 которого последовательно подключены: силовой контакт 5 линейного контактора 6, реле перегрузки 7, демпферный резистор 8, клемма 9 обмотки двигателя мотор-компрессора 10, клемма 11 другого конца обмотки двигателя 10 соединенная с клеммой 12 реле дифференциальной защиты 3, и цепи управления 13 силовым оборудованием, получающей питание от низковольтного источника напряжения питания цепей управления 14, питающего: через ключ 15,

контакт 16 контактора 6 катушку реле времени 17, через параллельно соединенные ключ 18 и контакт 19 промежуточного реле 20, последовательно соединенные с ними параллельно соединенные контакт 21 реле перегрузки 7 и нормально открытый контакт 22 реле времени 17 катушку промежуточного реле 20, через ключ 15, контакт 23 промежуточного реле 20 катушку контактора 6.

Схема работает следующим образом. При замкнутом ключе 15 напряжение с источника питания цепей управления 14 через замкнутый блокировочный контакт 16 контактора 6 прикладывается к катушке реле времени 17. При кратковременном замыкании ключа 18 напряжение с низковольтного источника питания 14 цепей управления поступает через блок-контакт 21 реле перегрузки 7, и параллельно через блок-контакт 22 реле времени 17, на катушку реле 20, которое включившись замыкает свой контакт 19, чем обеспечивает «самоподхват», т.е. поддержание питания цепи своей катушки, после отключения ключа 18, одновременно замыкая другой собственный контакт 23 в цепи питания катушки контактора 6 двигателя мотор-компрессора 10. Двигатель 10 мотор-компрессора получает питание от силового источника питания 2 через реле дифференциальной защиты 3, контакт 5 линейного контактора 6, реле перегрузки 7 и демпферный резистор 8. Величина пускового тока двигателя 10 превышает уставку защиты реле перегрузки 7, что вызывает ее срабатывание и размыкание контакта 21, но катушка реле 20 остается включенной, т.к. ее питание обеспечивается через контакт 22 реле времени 17. За время перехода двигателя из пускового режима в установившийся, контакт 21 замыкается, а контакт 22, по истечении задержки на размыкание, размыкается.

В случае короткого замыкания в цепи двигателя или его заклинивания, величина аварийного тока приводит к срабатыванию реле перегрузки 7 и размыканию контакта 21, потере питания катушки реле 20,

размыканию контакта 23 в цепи катушки контактора 6 и обесточиванию двигателя 10.

Восстановление работоспособности схемы обеспечивается кратковременным замыканием ключа 18, с последующим его размыканием.

Таким образом, предлагаемая схема позволяет обеспечить надежную защиту цепи двигателя мотор-компрессора.

Схема для зашиты электродвигателя мотор-компрессора постоянного тока, состоящая из реле дифференциальной защиты, контакта линейного контактора, демпферного резистора, отличающаяся тем, что в нее введено реле перегрузки и релейно-контакторная цепь управления, а контакт реле перегрузки на время пуска зашунтирован нормально открытым контактом реле времени.

Схема — защита — электродвигатель

Схема — защита — электродвигатель

Cтраница 1

Схема защиты электродвигателей выполняется так, чтобы при падении давления в зоне входа воздуха в электродвигатель до 40 мм вод. ст. или в зоне выхода воздуха до 20 мм вод. ст. подавался импульс на сигнал опасности в помещениях классов В-I a и В-Иа либо на отключение электродвигателя от питающей сети в помещениях классов B-I и В-И.  [2]

Схема защиты электродвигателя при использовании позистора показана на рис. 26 а. Позисторы находятся в непосредственном тепловом контакте с обмотками. При повышении температуры обмоток выше допустимой сопротивление позистора резко возрастает, ток в цепи реле уменьшается и происходит отключение электродвигателя от питающей сети. Повторное включение электродвигателя возможно лишь после уменьшения температуры ниже значения, соответствующего температуре резкого увеличения сопротивления позистора.  [4]

Схема защиты электродвигателя с замкнутым циклом вентиляции выполняется аналогично со схемой электродвигателя, имеющего разомкнутый цикл вентиляции.  [6]

Схемы защит электродвигателей 6 кВ выполняются на постоянном оперативном токе.  [7]

Схемы защит электродвигателей СН для различных назначений даны в [15] и в типовых работах институтом Теплоэлектропроект, Энергосеть-проект и здесь не приводятся.  [8]

Ниже рассматриваются схемы защиты электродвигателей собственных нужд, выполненных в шкафах КРУ серии К — Ш — У и КРУ серии К-ХП.  [9]

На рис. 21 приведена схема защиты электродвигателя, оборудованного автоматом А-3134 и магнитным пускателем. Для защиты от междуфазных коротких замыканий и от перегрузки используется комбинированный расцепитель автомата А-3134. Для защиты от замыканий на землю используется токовая защита нулевой последовательности, выполненная с помощью реле тока РТ-40 / 2, присоединенного к ТТ типа ТЗЛ.  [10]

На рис. 7 приведена схема защиты электродвигателя мощностью до 2000 кет, подверженного перегрузке, применяемая в КРУ серии К-ХП. Для защиты от междуфазных коротких замыканий установлена токовая отсечка с одним реле тока IT типа РТ-40, действующая без выдержки времени через выходное промежуточное реле 5П на отключение выключателя поврежденного электродвигателя. Срабатывание токовой отсечки определяется по указательному реле 7У типа РУ-21 / 0 025, включенному последовательно с обмоткой реле 5П типа РП-23. Защита от перегрузки выполнена с помощью реле тока 2Т типа РТ-40, включенного последовательно с реле IT на разность токов двух 1ТТ фаз А и С.  [11]

На рис. 16 приведена схема защиты электродвигателя питательного насоса мощностью 4 000 кет и более предусмотренная в КРУ серии К-ХП. В качестве защиты от междуфазных коротких замыканий применяется дифференциальная защита с двумя реле тока 1РТН и 2РТН типа РНТ-565. Эти реле, содержащие насыщающиеся трансформаторы, обеспечивают снижение токов небаланса в реле при пуске электродвигателя и позволяют принять ток срабатывания защиты меньшим номинального тока электродвигателя. Защита действует без выдержки времени на отключение электродвигателя. Поскольку дифференциальная защита выполнена на двух фазах, она не реагирует на двойные замыкания на землю, одно из которых находится в фазе В электродвигателя, на которой отсутствует ТТ. Этот вид повреждения является опасным для мощных электродвигателей и должен быть ликвидирован быстрым отключением выключателя.  [12]

На рис. 13 — 14 а представлена схема защиты электродвигателя, обычно применяемая в электроустановках гидромеханизации.  [13]

Защита от перегрузки может быть также выполнена по схеме, сочетающей реле тока мгновенного действия и реле времени. Такие схемы защиты электродвигателей в установках гидромеханизации применения не находят.  [14]

Предназначен для бесконтактного ( оптосимисторного) реверсивного управления трехфазным синхронным ( асинхронным) электродвигателем переменного тока. Имеет схему защиты электродвигателя от перегрузок, а также выход сигнализации срабатывания защиты и дополнительный вход блокировки управления.  [15]

Страницы:      1    2

Что такое автоматический выключатель защиты двигателя?

Автоматический выключатель для защиты двигателя — это простое электромеханическое устройство, которое защищает отдельный электродвигатель от перегрузки, колебаний входного тока или незапланированных прерываний основной цепи. Это включает в себя замыкания в линии и обрыв или дисбаланс фаз в трехфазных двигателях. Автоматический выключатель защиты двигателя экономит место и затраты, обеспечивая защиту без предохранителей, которая мгновенно отключает двигатели для предотвращения повреждений. Он также безопасно отключит ток в случае короткого замыкания.Обычно он снабжен тепловой задержкой, позволяющей двигателю остыть, а иногда и автоматическим повторным включением после этого.

Как работает автоматический выключатель защиты двигателя?

MPCB имеет три основные функции, специально разработанные для защиты электродвигателей.

• Тепловая защита защищает двигатель от перегрузки. Расширяющийся и сжимающийся контакт отключит двигатель, если он обнаружит чрезмерный электрический ток.Задержанный отклик встроен, чтобы учесть высокие пусковые токи, которые возникают при первом запуске двигателя, но если этот бросок длится слишком долго и двигатель не запускается, сработает тепловой контакт.
• Магнитная защита защищает от опасных электрических повреждений и коротких замыканий, мгновенно отключая ток при обнаружении неисправности.
• Фазовая защита защищает от потери или дисбаланса фаз. Двигатели с трехфазной цепью могут нормально работать только при сбалансированном напряжении в трех токоведущих проводниках.Дисбаланс фазных напряжений более 2% снизит эффективность и срок службы двигателя, а внезапная потеря одного из фазных напряжений приведет к еще большему ущербу. В этом случае двигатель продолжит работу, но ток в двух других фазах превысит номинальное значение и, скорее всего, приведет к сгоранию обмоток двигателя. MPCB ​​постоянно измеряет изменения фазных напряжений и отключает двигатель сразу же в случае потери или дисбаланса.

Механизм ручного прерывания также включен в MPCB, который позволяет вручную отключать электродвигатели для стандартного обслуживания или замены.

Автоматические выключатели защиты двигателя и устройства защиты двигателя

Существует две основные причины возникновения избыточного тока; перегрузки и короткие замыкания. Перегрузки могут возникать, когда электрическое оборудование потребляет лишь немного больше тока, чем рассчитано, но со временем это может накапливаться. Перегрузки не вызывают повреждений, когда они возникают впервые, а только если их не остановить. И наоборот, короткие замыкания происходят очень быстро и могут создавать токи, намного превышающие полную номинальную нагрузку.По этой причине необходимо немедленно устранять короткие замыкания.

Различия между устройством защиты цепи двигателя и автоматическим выключателем защиты двигателя действительно вскрывают волосы, поскольку MCP фактически представляет собой специальный тип автоматического выключателя, который защищает только от коротких замыканий. Для защиты от перегрузок при использовании MCP необходимо также установить реле перегрузки. Это обычное явление в сборках промышленных центров управления двигателями, где пространство не является такой проблемой и несколько компонентов собираются вместе.MCP также обычно используются только в ответвленных цепях, в то время как MPCB чаще используются в фидерных цепях.

MPCB предпочтительны для низковольтных распределительных устройств, поскольку они объединяют оба типа защиты в одном термомагнитном автоматическом выключателе и не требуют дополнительных реле. Они также сокращают время сброса после короткого замыкания или перегрузки, сокращая общее время простоя. Автоматические выключатели для защиты двигателей бывают самых разных размеров и настроек, что обеспечивает максимальную гибкость при установке.Многие низковольтные устройства управления теперь также построены в виде модулей, так что некоторые MPCB могут быть объединены в компактный блок с другими устройствами.

Цепи защиты двигателя — Inst Tools

Важным компонентом любой схемы управления двигателем большой мощности является какое-либо устройство для обнаружения состояния чрезмерной перегрузки и отключения питания двигателя до того, как произойдет тепловое повреждение. Очень простое и распространенное устройство защиты от перегрузки, известное как нагреватель от перегрузки, состоит из резистивных элементов, последовательно соединенных с тремя линиями трехфазного двигателя переменного тока, предназначенного для нагрева и охлаждения со скоростью, моделирующей тепловые характеристики самого двигателя. .

Предохранители и автоматические выключатели также защищают от перегрузки по току, но по разным причинам и для разных частей цепи двигателя. И предохранители, и автоматические выключатели, как правило, являются быстродействующими устройствами, предназначенными для прерывания сверхтока, возникающего в результате электрического повреждения, такого как короткое замыкание фазы на землю. Они рассчитаны на защиту проводки, передающей питание на нагрузку, а не (обязательно) на саму нагрузку. Нагреватели с тепловой перегрузкой, напротив, специально разработаны для защиты электродвигателя от повреждений, вызванных умеренными перегрузками по току, такими как те, которые могут возникнуть, если электродвигатель станет механически перегрузить.Размеры нагревателей перегрузки не связаны с допустимой нагрузкой на провод и, следовательно, не связаны с номиналами предохранителей или автоматических выключателей, обеспечивающих питание двигателя от сети.

Также читайте: Как ПЛК управляет двигателем

Принципиальная схема трехфазной перегрузки, подключенной к трехфазному контактору и трехфазному двигателю, показана здесь:

Оба контакта внутри блока защиты от перегрузки будут оставаться в своем состоянии покоя («нормальном») до тех пор, пока нагревательные элементы (символы «крючок», расположенные спина к спине на приведенной выше диаграмме) остаются холодными.Однако, если один или несколько резистивных нагревателей становятся слишком горячими, контакты срабатывают и изменяют состояние. Нормально замкнутый контакт перегрузки (клеммы 95 и 96) обычно подключается последовательно с катушкой контактора (клеммы A1 и A2), так что обнаруженное состояние перегрузки вынуждает контактор обесточиваться и отключать питание двигателя.

На следующей фотографии показано трехфазное контакторное реле, соединенное вместе с набором из трех «нагревателей перегрузки», через которые протекает весь ток двигателя.Нагреватели перегрузки выглядят как три металлические полосы цвета латуни рядом с красной кнопкой с надписью «Reset». Вся сборка — контактор плюс нагреватели перегрузки — называется стартером:

Удаление одного из нагревательных элементов показывает его механическую природу: небольшое зубчатое колесо с одной стороны входит в зацепление с рычагом, когда оно закреплено болтами в блоке защиты от перегрузки. Этот рычаг соединяется с подпружиненным механизмом, приводимым в действие вручную красной кнопкой «Сброс», которая, в свою очередь, приводит в действие небольшой набор контактов электрического переключателя:

Назначение нагревателя перегрузки — нагревание, поскольку двигатель потребляет чрезмерный ток.Маленькое зубчатое колесо удерживается на месте стержнем, погруженным в затвердевшую массу припоя, заключенного в латунный цилиндр под полосой нагревателя. На следующей фотографии показана нижняя сторона нагревательного элемента, на которой хорошо видны зубчатое колесо и латунный цилиндр:

Если нагревательный элемент становится слишком горячим (из-за чрезмерного тока двигателя), припой внутри латунного цилиндра расплавляется, позволяя зубчатому колесу вращаться. Это ослабит натяжение пружины в механизме защиты от перегрузки, позволяя небольшому электрическому переключателю пружинить в разомкнутое состояние.Этот «перегрузочный контакт» затем прерывает ток в катушке электромагнита контактора, вызывая обесточивание контактора и остановку двигателя.

Ручное нажатие кнопки «Сброс» вернет пружинный механизм в исходное положение и снова замкнет перегрузочный контакт, позволяя контактору снова включиться, но только после того, как перегрузочный нагревательный элемент остынет достаточно, чтобы припой внутри латуни. цилиндр для повторного затвердевания. Таким образом, этот простой механизм предотвращает немедленный перезапуск перегруженного двигателя после события «отключения» от тепловой перегрузки, давая ему также время для охлаждения.

Типичная «кривая отключения» для блока тепловой перегрузки показана здесь с графиком зависимости времени от степени превышения тока:

В отличие от автоматического выключателя или предохранителя, размер которых рассчитан на защиту силовой проводки от чрезмерного нагрева, нагревательные элементы от перегрузки рассчитаны специально для защиты двигателя. Таким образом, они действуют как тепловые модели самого двигателя, нагреваясь до точки «срабатывания» так же быстро, как сам двигатель нагревается до точки максимальной номинальной температуры, и для охлаждения до безопасной температуры требуется столько же времени, сколько и для охлаждения двигателя. мотор будет.Еще одно различие между нагревателями перегрузки и выключателями / предохранителями заключается в том, что нагреватели не предназначены для прямого прерывания тока путем размыкания (это не означает, что нагреватели перегрузки не могут выйти из строя, потому что они могут и будут в чрезвычайных обстоятельствах. Однако размыкание, как предохранитель, а не конструктивная функция нагревателя от перегрузки.), как это делают предохранители или автоматические выключатели. Напротив, каждый нагреватель от перегрузки служит простой цели нагрева пропорционально величине и продолжительности перегрузки по току двигателя, вызывая размыкание различных электрических контактов, что, в свою очередь, приводит к размыканию контактора и прерыванию тока двигателя.

Конечно, нагреватели от перегрузки работают только для защиты двигателя от тепловой перегрузки, если они находятся в аналогичных условиях температуры окружающей среды. Если двигатель расположен в очень горячей зоне производственной установки, а элементы защиты от перегрузки расположены в помещении «центра управления двигателем» (MCC) с климат-контролем, они могут не защитить двигатель, как это было задумано. И наоборот, если нагреватели перегрузки расположены в горячей комнате, а двигатель — в морозно-холодной среде (например,грамм. в помещении ЦУП отсутствует кондиционер, а двигатель находится в морозильной камере), они могут преждевременно «отключить» двигатель.

Интересный «трюк», который следует иметь в виду при диагностике цепей управления двигателем, заключается в том, что нагреватели от перегрузки — это не что иное, как резисторы с низким сопротивлением. Таким образом, они будут снижать небольшое количество напряжения (обычно немного меньше 1 В переменного тока) при токе полной нагрузки. Это падение напряжения можно использовать как простую качественную меру фазного тока двигателя. Измеряя падение напряжения на каждом нагревателе от перегрузки (при работающем двигателе), можно определить, все ли фазы имеют одинаковые токи.Конечно, нагреватели перегрузки не обладают достаточной точностью по сопротивлению, чтобы служить истинными токоизмерительными «шунтами», но они более чем адекватны в качестве качественных индикаторов относительного фазного тока, чтобы помочь вам определить (например), страдает ли двигатель. от разомкнутой или высокоомной фазной обмотки:

Какими бы полезными ни были «нагреватели» от тепловой перегрузки для защиты двигателя, существуют более эффективные технологии. Альтернативный способ обнаружения условий перегрузки — это непосредственный контроль температуры обмоток статора с помощью термопар или (чаще) резистивных датчиков температуры, которые сообщают о температуре обмоток электронному блоку «отключения» с теми же функциями управления, что и блок нагревателя от перегрузки.Этот сложный подход используется в больших (тысячи лошадиных сил) электродвигателях и / или в критических технологических процессах, где надежность двигателя имеет первостепенное значение. Вибрационное оборудование машин, используемое для контроля и защиты от чрезмерной вибрации во вращающихся машинах, часто оснащается такими чувствительными к температуре модулями «отключения» только для этой цели. Можно контролировать не только температуру обмоток двигателя, но также температуру подшипников и других чувствительных к температуре компонентов машины, так что защитная функция распространяется не только на исправность электродвигателя.

Устройства, специально сконструированные для мониторинга состояния компонентов электроэнергии, таких как двигатели, генераторы, трансформаторы или распределительные линии, и принятия мер по защите этих компонентов в случае, если их параметры выходят за пределы безопасных значений, обычно известны как защитные реле. Защитное реле предназначено для контроля физических переменных, таких как линейные токи и температуры обмоток, относящихся к крупному электрическому компоненту, а затем автоматически инициирует действие «отключения», чтобы отключить питание этого компонента, отправив сигнал на ближайший автоматический выключатель или другой автоматический выключатель. отключите устройство.

Изначально защитные реле были электромеханическими по своей природе, в них использовались катушки, магниты, пружины, вращающиеся диски и другие компоненты для обнаружения и реагирования на нестандартные электрические измерения. Современные защитные реле — для электродвигателей или других компонентов электроэнергии, таких как генераторы, линии электропередач и трансформаторы — используют микропроцессоры вместо электромагнитных механизмов для выполнения тех же основных функций. С микропроцессорной технологией значительно повысилась скорость реагирования и точность синхронизации, а также появилась возможность использования цифровых сетей для обмена системными данными между другими компонентами и людьми-операторами.

Схема, показывающая, как современное (цифровое) защитное реле будет контролировать различные параметры промышленного электродвигателя среднего напряжения (4160 В переменного тока, трехфазный), показана здесь:

В этом примере линейное напряжение (4160 вольт переменного тока) и линейный ток слишком велики для прямого подключения к защитному реле, поэтому реле определяет линейное напряжение и линейный ток через трансформаторы напряжения (PT) и трансформаторы тока (CT). , соответственно. Трансформатор напряжения (трансформаторы напряжения также известны как трансформаторы напряжения, сокращенно VT.) представляет собой прецизионное устройство, обеспечивающее известное точное значение коэффициента понижения, обычно до 120 вольт или 240 вольт переменного тока по всей шкале, для непосредственного обнаружения реле защиты. Аналогичным образом, трансформатор тока — это прецизионное устройство, обеспечивающее известное и точное соотношение понижения тока (фактически, повышение с точки зрения напряжения), обычно до 1 или 5 ампер переменного тока в полном масштабе, чтобы защитное реле напрямую смысл. Оба трансформатора обеспечивают гальваническую развязку (полное отсутствие электропроводности) между силовыми проводниками двигателя среднего напряжения и электроникой защитного реле, при этом позволяя точно измерять линейное напряжение и линейный ток.

ТТ нулевой последовательности — это специальный трансформатор тока, охватывающий все три фазных провода двигателя, обеспечивающий индикацию замыкания на землю внутри двигателя. Тот факт, что этот трансформатор тока измеряет мгновенную алгебраическую сумму токов на входе и выходе из двигателя, означает, что при обычной работе он будет выдавать абсолютно нулевой сигнал, поскольку Закон Кирхгофа по току утверждает, что алгебраическая сумма токов в узле и из него (двигатель здесь считается узлом) должен быть равен нулю. Если, однако, в двигателе возникает замыкание на землю, когда некоторый переменный ток «утекает» из обмотки статора на землю, чтобы вернуться к нейтральному соединению источника питания 4160 В переменного тока, этот дисбаланс фазных токов будет обнаружен ТТ нулевой последовательности, поскольку этот ток замыкания на землю представляет собой четвертый путь для тока, не учитываемого тремя силовыми проводниками, проходящими через двигатель.

Кредиты: Тони Р. Купхальдт — в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution 4.0 License

Консультации — Специалист по спецификациям | Основы защиты цепи двигателя

Цели обучения

• Узнайте о различиях между электрической перегрузкой и перегрузкой по току.
• Знайте, как выбрать устройство защиты двигателя от перегрузки.
• Просмотрите, как выбрать устройство максимальной токовой защиты от короткого замыкания и замыкания на землю для цепей двигателя
• Узнайте, как правильно выбрать сечение проводов для двигателей..

NFPA 70: Статья 430 Национального электрического кодекса охватывает двигатели, включая их защиту от перегрузки, защиту от короткого замыкания и замыкания на землю, проводники, цепи управления, контроллеры, центры управления двигателями, средства отключения, системы привода с регулируемой скоростью (также известные как частотно-регулируемые приводы). ) и заземление. Эта статья основана на выпуске NEC 2017 года.

Часть III статьи 430 касается защиты двигателя и его цепи от перегрузки.Важно защитить электродвигатели, оборудование управления электродвигателями и проводники параллельных цепей электродвигателя от перегрузок электродвигателя и чрезмерного нагрева. Также очень важно, чтобы двигатель мог запускаться и работать по назначению.

NEC заявляет, что положения статьи 430 части III не применяются к цепям двигателей с номинальным напряжением более 1000 вольт. В этой статье рассматриваются типичные двигатели с напряжением ниже 1000 вольт.

Перегрузка двигателя в зависимости от перегрузки по току

Важно понимать разницу между перегрузкой и перегрузкой по току.

Перегрузка по току — это когда ток превышает номинальный ток двигателя или допустимую нагрузку на его проводники. Это может быть из-за перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю.

Перегрузка — это когда работа двигателя с превышением его нормальной номинальной полной нагрузки сохраняется в течение достаточно долгого времени, что может вызвать повреждение или перегрев двигателя. Короткое замыкание или замыкание на землю не считается состоянием перегрузки. Защита от перегрузки защищает двигатель от возгорания.

Защита двигателя от перегрузки не предназначена или не может остановить токи короткого замыкания или замыкания на землю.Неисправность не является перегрузкой, как указано в определениях статьи 100 NEC. Однако перегрузка считается перегрузкой по току.

Короткое замыкание — это непреднамеренное электрическое соединение между любыми двумя нормально токоведущими проводниками электрической цепи, например, между фазой и нейтралью или между фазой и линией.

Замыкание на землю — это непреднамеренное электрически проводящее соединение между незаземленным проводником электрической цепи и обычно не токоведущими проводниками, металлическими дорожками качения или кожухами оборудования или землей.Во время замыкания на землю на металлических частях могут присутствовать опасные напряжения до тех пор, пока не сработает устройство защиты от перегрузки по току, такое как предохранитель или автоматический выключатель.

NEC также заявляет, что положения не требуют защиты двигателя от перегрузки, если потеря мощности может привести к потенциальной опасности для жизни, например, с пожарным насосом.

Защита двигателя от перегрузки

Ток полной нагрузки двигателя используется для определения защиты от перегрузки. Этот FLA указан на паспортной табличке оборудования.Примеры устройств защиты от перегрузки включают предохранители и автоматические выключатели, а также пускатели двигателей с реле (ами) перегрузки или твердотельный контроллер двигателя / пускатель.

NEC 430.32 состояний для двигателей непрерывного режима с коэффициентом эксплуатации 1,15 или более на паспортной табличке или с превышением температуры на паспортной табличке 40 ° C должно иметь устройство защиты от перегрузки, рассчитанное не более чем на 125% номинального тока двигателя, указанного на паспортной табличке (FLA). .

Двигатели, работающие в непрерывном режиме, обычно имеют продолжительную нагрузку, при которой ток FLA достигается в течение трех часов или более.

Типичной защитой от перегрузки могут быть предохранители или автоматические выключатели, если они применяются должным образом. При выборе устройства защиты от перегрузки, если расчет дает нестандартный номинальный ток для автоматического выключателя или предохранителя, инженер должен использовать следующий меньший размер. Стандартные размеры предохранителей и автоматических выключателей можно найти в NEC 240,6 (A).

Все другие двигатели, кроме двигателей с паспортной табличкой 1,15 или более или с превышением температуры на паспортной табличке 40 ° C, должны иметь устройство защиты от перегрузки, рассчитанное не более чем на 115% от FLA двигателя.

Пример расчета размера устройства защиты двигателя от перегрузки:

Паспортная табличка двигателя имеет коэффициент использования 1,15 и номинальный ток 24,5 ампер.

NEC заявляет, что это устройство защиты от перегрузки должно иметь размер не более 125% от FLA двигателя для двигателей с коэффициентом эксплуатации 1,15 или более.

24,5 ампер x 1,25 = 30,625 ампер

Используйте устройство защиты от перегрузки с номиналом 30 ампер, потому что номинальное значение не может превышать 125% от FLA. Это устройство защиты от перегрузки может быть предохранителем или автоматическим выключателем.

Рис. 1: Освещение приемной зоны спортивного института Джеймсон Крейн Университета штата Огайо управляется по отдельной цепи. Предоставлено: Metro CD Engineering

Максимальная токовая защита двигателя

Часть IV статьи 430 NEC перечисляет требования к максимальной токовой защите двигателя. Это включает защиту от короткого замыкания и замыкания на землю для двигателя, оборудования управления двигателем и проводов.

Статья 430.52 устанавливает требование, чтобы устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю в параллельной цепи двигателя могло выдерживать пусковой ток двигателя.Обычно, когда напряжение сначала подается на асинхронный двигатель, требуется большой пусковой пусковой ток. Когда двигатель начинает достигать номинальной скорости, ток двигателя достигает значения FLA.

В таблице 430.52 NEC приведены максимальные номинальные значения или настройки устройств защиты от короткого замыкания в параллельной цепи двигателя и замыкания на землю. В таблице перечислены типы двигателей (однофазные, многофазные двигатели переменного тока, кроме двигателей с фазным ротором, с короткозамкнутым ротором — кроме энергоэффективных двигателей конструкции B, синхронные, с фазным ротором и постоянного тока / постоянного напряжения).В таблице также указаны для каждого типа двигателя процентное значение тока полной нагрузки для различных устройств защиты от замыканий на землю и защиты от замыканий на землю: плавкие предохранители без выдержки времени, двухэлементные предохранители (с выдержкой времени), автоматический выключатель мгновенного срабатывания и автоматический выключатель с обратнозависимой выдержкой времени.

В этом примере расчета показано, как определить размер устройства защиты двигателя от короткого замыкания и замыкания на землю.

Определите размер обратного выключателя и сечение проводника для однофазного двигателя мощностью 5 лошадиных сил, 230 В, с клеммами 75 ° C.

Сначала перейдите к Таблице 430.52 и найдите строку с «однофазными двигателями». Затем перейдите к столбцу «прерыватель с обратнозависимой выдержкой времени». Там вы найдете «250», что означает «250% от тока полной нагрузки».

Инженер-электрик может не иметь доступа к паспортной табличке двигателя на этапе проектирования, чтобы определить FLA для двигателя. Для определения FLA необходимо связаться с производителем. Если FLA по-прежнему недоступен, инженер должен обратиться к таблице 430.248 NEC, в которой указан ток полной нагрузки в амперах для однофазных двигателей.Например: 5 лошадиных сил при 230 вольт — это 28 ампер.

28 ампер x 2,50 (это 250% тока полной нагрузки из таблицы 430.52) = 70 ампер.

Автоматический выключатель на 70 ампер имеет стандартный размер, поэтому он подходит для устройства максимальной защиты от перегрузки по току для этого двигателя мощностью 5 лошадиных сил.

Если расчет для защитного устройства не соответствует стандартному типоразмеру автоматического выключателя, то можно использовать устройство защиты от сверхтока следующего более высокого номинала. Это объяснение содержится в статье 430.52 (C) (1) Исключение 1. Дополнительные исключения см. В этой статье NEC.

Минимальный размер проводов двигателя определяется статьей 430.22. Это указывает на то, что проводники для одного двигателя рассчитаны не менее чем на 125% от указанного в таблице тока полной нагрузки, а не на ток, указанный на паспортной табличке.

Из таблицы 430.248 используйте значения 28 ампер, полученные выше.

28 ампер x 1,25 (125% от полной нагрузки) = 35 ампер.

Воспользуйтесь таблицей 310.15 (b) (16) NEC, чтобы найти правильный размер проводника для меди, 75 ° C, тип THWN.Для 35 ампер это размер проводника 10 AWG.

Обратите внимание, что максимальная токовая защита устройства составляет 70 ампер, а сечение проводников — # 10 AWG. В этом примере максимальная токовая защита для цепи двигателя может быть больше допустимой допустимой нагрузки проводов. Это то, с чем часто сталкиваются многие инженеры. Идея состоит в том, чтобы сечение проводника соответствовало размеру устройства защиты от сверхтока. NEC позволяет устройству защиты от перегрузки по току превышать номинал проводов, чтобы учесть пусковой ток двигателя.

NEC позволяет использовать одно устройство максимальной токовой защиты от перегрузки двигателя, короткого замыкания в ответвлении двигателя и замыканий на землю. Статья 430.55 «Комбинированная защита от перегрузки по току» гласит, что одиночное устройство защиты от перегрузки по току должно соответствовать требованиям статьи 430.32.

Частотные приводы и системы регулируемых приводов

VFD — это тип системы привода с регулируемой скоростью. ЧРП становятся все более распространенными на коммерческих и промышленных объектах. Частотно-регулируемые приводы могут обеспечить экономию энергии по сравнению с двигателями с постоянной скоростью.

NEC Статья 430 Часть X касается систем привода с регулируемой скоростью. Большинство частотно-регулируемых приводов имеют собственное устройство защиты от перегрузки, короткого замыкания и замыкания на землю.

Если частотно-регулируемый привод не имеет собственных защитных устройств, то для определения номинальных характеристик этих устройств следует использовать NEC 430.32 и 430.52.

Цепь защиты освещения

NEC считает, что освещение является постоянной нагрузкой. Это нагрузка, при которой максимальный ток составляет три часа или более.

Статья 410 NEC касается освещения. Однако в статье 210.19 рассматривается размер световодов, поскольку большинство осветительных приборов работают непрерывно в течение трех часов или более. 210,9 (A) (1) — для ответвленной цепи освещения не более 600 вольт. 210.19 (A) (1) (a) указывает, что когда параллельная цепь обеспечивает постоянную нагрузку, минимальный размер проводника ответвленной цепи должен составлять не менее 125% от продолжительной нагрузки.

Например, инженер-электрик проектирует освещение для нового учреждения спортивной медицины.Инженер определяет количество встраиваемых светодиодных осветительных приборов в зоне приема и ожидания, которые могут быть подключены к автоматическому выключателю на 120 В и 20 А, который не на 100% полностью рассчитан.

Автоматический выключатель со 100% номинальной мощностью может выдерживать ток, указанный в его номинале, для длительных нагрузок. Типичный автоматический выключатель рассчитан на 80% тока, указанного на выключателе для длительных нагрузок. Например, типичный автоматический выключатель на 20 ампер (не полностью рассчитанный на 100%) может выдерживать постоянные нагрузки 16 ампер, что составляет 80% от 20 ампер.

Управление декоративными осветительными приборами должно осуществляться по отдельной цепи (см. Рисунок 1). Осветительные приборы следует оставлять включенными непрерывно примерно на 16 часов каждый день. Каждая встраиваемая банка светильника на открытой офисной территории составляет 28 Вт.

NEC указано, что длительные нагрузки должны иметь размеры проводников параллельной цепи не менее 125% от продолжительной нагрузки. Если ответвленная цепь имеет постоянные нагрузки или любую комбинацию непрерывных и прерывистых нагрузок, минимальный размер проводника ответвленной цепи должен иметь допустимую нагрузку не менее прерывистой нагрузки плюс 125% от продолжительной нагрузки.

Расчет: Типовой автоматический выключатель на 20 А рассчитан на 16 А. При непрерывной световой нагрузке 16 ампер / 1,25 (125%) = 12,8 ампер. Это означает, что для осветительных нагрузок в этой цепи доступно 12,8 А.

28 Вт необходимо преобразовать в вольт-амперы для этого расчета. Светодиодные источники света обычно имеют коэффициент мощности от 0,65 до 0,95. Для этого расчета мы будем использовать коэффициент мощности 0,85.

28 Вт / 0,85 = 32,9 вольт-ампер; это означает, что на каждый встраиваемый светодиодный осветительный прибор используется 32.9 вольт-ампер.

Для определения максимального количества этих светодиодных осветительных приборов, разрешенных в цепи:

120 вольт x 12,8 ампер = 1536 вольт-ампер; это максимально допустимый ток в цепи.

1536 вольт-ампер / 32,9 вольт-ампер = 46,7 светодиодных осветительных приборов; 46 светильников — это максимальное количество встраиваемых светодиодных светильников в этой цепи.

Одна проблема, о которой инженеры-электрики могут не знать, — это пусковой ток для светодиодных источников света.Когда светодиодные источники света включены, может возникнуть большой бросок тока. Этот большой пусковой ток может привести к срабатыванию автоматического выключателя или срабатыванию предохранителя. Инженер должен определить, может ли пусковой ток и его продолжительность отключить автоматический выключатель.

В технических характеристиках светодиодного источника света может быть указано что-то вроде этого: «Для защиты от пускового тока следует использовать плавкий предохранитель с задержкой срабатывания или автоматический выключатель типа C / D». Типичный автоматический выключатель типа C имеет минимальную уставку срабатывания, в 5-10 раз превышающую номинальный ток.Типичный автоматический выключатель типа D имеет минимальную уставку срабатывания, в 10-20 раз превышающую номинальный ток.

NEC Статья 411 содержит системы освещения низкого напряжения. Это для систем освещения, работающих от напряжения не более 30 вольт переменного тока или 60 вольт постоянного тока. Обычные низковольтные системы включают в себя некоторое освещение дорожек и распространены в коммерческих зданиях, музеях, ландшафтном дизайне и т. Д.

Низковольтные системы освещения обычно имеют источник питания, осветительные приборы и другое сопутствующее оборудование, такое как дорожка для освещения дорожки.

гласит, что низковольтные системы освещения могут питаться от ответвленной цепи с максимальным током 20 А.

Защита электродвигателей и систем освещения входит в компетенцию NEC. Двигатели могут использоваться в системах жизнеобеспечения, таких как лифты, системы дымоудаления и т. Д. Системы освещения могут включать аварийное освещение для выхода людей из здания.

Статья 430 NEC касается двигателей. Инженер-электрик должен правильно рассчитать устройство защиты от перегрузки и устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю для двигателя.

Статья 410 NEC касается освещения. Освещение считается постоянной нагрузкой, и это необходимо учитывать при проектировании схемы защиты

Не рискуйте мотором: 4 причины выбрать правильную защиту

С конца 19-го, ^-го, -го века, когда были изобретены моторы, они изменили нашу жизнь. Двигатели повсюду — от двигателя вашей кофемолки до двигателей скоростных поездов Синкансэн. В то время как большинство из нас сейчас воспринимает двигатели как должное, машиностроители и промышленные инженеры должны относиться к ним очень серьезно из-за затрат на простой в случае выхода из строя какого-либо из них.

Один из вопросов, который я все время слышу: «Зачем нам нужен специальный автоматический выключатель для защиты двигателя (или MPCB)? Разве нормального автоматического выключателя недостаточно? »

В предыдущем посте обсуждались катастрофические последствия недостаточной защиты ваших двигателей. В этом посте я сравню устройства, которые используются для защиты двигателей. Поскольку примерно 80% двигателей во всем мире рассчитаны на мощность менее 15 кВт, давайте сосредоточимся на устройствах, используемых для защиты этих двигателей, в частности, на сравнении миниатюрных автоматических выключателей (MCB) с термомагнитными MPCB.

Но сначала давайте проясним одно распространенное заблуждение — не все MCB созданы равными! В зависимости от типа нагрузки, защиты от короткого замыкания (магнитная защита) и защиты от перегрузки (тепловая защита), существуют различные типы кривых отключения для автоматических выключателей. В этой статье речь пойдет только о двух видах:

• MCB с кривой C: разработан для защиты общих электрических распределительных цепей от коротких замыканий и перегрузок.
• MCB с D-кривой: разработан специально для защиты индуктивных цепей, включая двигатели.

Теперь давайте рассмотрим четыре важных причины, по которым вы должны выбрать MPCB для защиты двигателя.

1. Когда дело доходит до автоматических выключателей, стандарты имеют значение

При сравнении стандартов, относящихся к MCB и MPCB, становится ясно, что есть некоторые важные различия:

• MPCB сертифицированы в соответствии с IEC 60947-4, который является актуальным стандартом для защиты двигателей. Однако, поскольку они в основном являются автоматическими выключателями, они также сертифицированы в соответствии с IEC 60947-2.
Автоматические выключатели
• обычно сертифицированы в соответствии с IEC 60898-1 (бытовое применение), хотя многие из них также сертифицированы в соответствии с IEC60947-2. Это важный момент: IEC 60898 — это , а не , предназначенный для промышленных сред. Например, он определяет температуру окружающей среды как 30 ⁰C, что слишком мало для стандартной заводской настройки. Даже если вы выбрали автоматический выключатель, сертифицированный в соответствии с правильным стандартом, автоматические выключатели не имеют компенсации по температуре окружающего воздуха — функция, которая является стандартной для универсальных автоматических выключателей Schneider.Это может вызвать неприятное отключение со всеми связанными с этим простоями.

2. Оптимальные характеристики короткого замыкания

Теперь посмотрим на работу устройств при КЗ. Во-первых, автоматический выключатель с кривой C рассчитан на отключение при токе, в 5-10 раз превышающем номинальный, тогда как автоматические выключатели MPCB рассчитаны на отключение при токе, в 12 раз превышающем номинальный. Первая реакция многих людей на это состоит в том, что MCB с кривой C более чувствителен и, следовательно, лучше, но позвольте мне объяснить, почему это не так.

Вы имеете дело с асинхронным двигателем, для которого ожидает, что увидит начальный скачок тока, в 8-10 раз превышающий номинальный ток по конструкции. Вот почему MPCB, специально разработанный для этого приложения, рассчитан на срабатывание при более высоких токах, чтобы избежать ложных срабатываний. С появлением на рынке высокоэффективных двигателей IE3 и IE4 эта проблема обострилась, поскольку эти двигатели имеют более высокие пусковые токи.

Некоторые пытаются обойти это, выбирая MCB не на основе номинального тока, а на основе тока срабатывания, т.е.е. для компенсации они увеличивают размер MCB. Это может сработать для защиты двигателя от короткого замыкания, но вызывает проблемы в условиях перегрузки, о которых я расскажу позже.

MCB с D-кривой, с другой стороны, будет работать для защиты от короткого замыкания. Однако вы не можете получить скоординированный пускатель двигателя с любым автоматическим выключателем, так что это не совсем безопасное решение.

Во-вторых, отключающая способность автоматических выключателей при коротком замыкании обычно ограничивается 10 кА, что часто слишком мало для промышленных сред.Сравните это с MPCB, которые могут обеспечивать отключающую способность до 100 кА, что гарантирует, что пускатель двигателя и двигатель останутся безопасными и работоспособными даже в тяжелых условиях.

3. Перегрузочная способность

Наиболее частыми неисправностями, которые мы видим в двигателях, являются неисправности из-за перегрузки, на которые приходится более половины всех отказов двигателей во всем мире. Именно здесь MPCB действительно сияет над MCB. В таблице ниже показано поведение отключения MPCB в условиях перегрузки в соответствии с классами отключения в IEC60947-4.

Теперь давайте посмотрим на аналогичную таблицу для MCB.

Как видите, разница очевидна. Повторяющиеся перегрузки на 50% и более могут серьезно повредить двигатель. Очевидно, что автоматические выключатели не сработают достаточно быстро, чтобы защитить обмотки двигателя. Кроме того, если вы посмотрите на последний столбец, проблема станет еще более очевидной. MCB с кривой C рассматривает это как короткое замыкание, и кривая D срабатывает в течение одной минуты, тогда как MPCB гораздо более чувствителен и срабатывает в течение 10 секунд. Возвращаясь к моему предыдущему пункту, если вы увеличите размер C-образного MCB, чтобы компенсировать его более низкий ток отключения, вы столкнетесь с огромным риском вообще не защитить двигатель от перегрузок.

4. Чувствительность к обрыву фазы

Есть еще одна проблема с использованием автоматического выключателя для защиты двигателя — он нечувствителен к обрывам фазы. Обрыв фазы в двигателе — серьезная проблема, которая вызывает скачок тока в других фазах, что снова приводит к перегреву и повреждению обмотки. MPCB ​​обнаружит это как эквивалент перегрузки на других фазах и отключит в соответствии с таблицей выше, а MCB — нет.

В заключение, MCB не может защитить ваш двигатель, а использование только MCB чревато риском.Кроме того, MPCB легче выбрать, поскольку номинальные характеристики двигателя четко указаны на самом продукте. Его можно настроить для вашего конкретного приложения с помощью точно регулируемого опорного тока. Срок службы MPCB также обычно намного выше, чем у MCB.

Будучи пионером в области управления двигателями, Schneider Electric инвестировала в создание, возможно, самого широкого диапазона MPCB на рынке с семейством TeSys GV, которое доступно до 500 А.Кроме того, полный набор таблиц выбора, таблиц согласования и руководств по выбору для конкретных приложений поможет вам выбрать наилучшую возможную защиту для ваших двигателей, где бы они ни использовались.

Часть 1: Двигатели и проводники ответвлений

Наилучшим методом обеспечения максимальной токовой защиты для большинства цепей является использование автоматического выключателя, сочетающего защиту от перегрузки по току с защитой от короткого замыкания и замыкания на землю. Однако обычно это не лучший выбор для двигателей. За редкими исключениями, наилучшим методом обеспечения максимальной токовой защиты в этих случаях является отделение устройств защиты от перегрузки от устройств защиты от короткого замыкания и замыкания на землю ( Рис. 1 ).

Устройства защиты двигателя от перегрузки, такие как нагреватели, защищают двигатель, оборудование управления двигателем и проводники параллельной цепи от перегрузки двигателя и, как следствие, чрезмерного нагрева (430.31). Они не обеспечивают защиты от коротких замыканий или токов замыкания на землю. Это работа выключателей ответвлений и фидеров, которые не обеспечивают защиту двигателя от перегрузки. Такая компоновка отличает расчеты двигателя от расчетов, используемых для других типов нагрузок. Давайте посмотрим, как применять ст.430, начиная с мотора.

Защита от перегрузки. Устройства защиты двигателя от перегрузки часто встроены в пускатель двигателя. Но вы можете использовать отдельное устройство защиты от перегрузки, такое как двухэлементный предохранитель, который обычно находится рядом с пускателем двигателя, а не с выключателем питания.

Если вы используете предохранители, вы должны предусмотреть по одному на каждый незаземленный провод (430.36 и 430,55). Таким образом, для трехфазного двигателя требуется три предохранителя. Имейте в виду, что эти устройства находятся на стороне нагрузки в ответвленной цепи и не обеспечивают защиты от короткого замыкания или замыкания на землю.

Двигатели мощностью более 1 л.с. без встроенной тепловой защиты и двигатели мощностью 1 л.с. или менее, которые запускаются автоматически [430,32 (C)], должны иметь устройство защиты от перегрузки, размер которого соответствует номинальному току двигателя на паспортной табличке [430,6 (A)]. Размер устройств защиты от перегрузки не должен превышать требований 430.32. Двигатели с номинальным коэффициентом эксплуатации (SF) на паспортной табличке (SF) 1,15 или более должны иметь устройство защиты от перегрузки, рассчитанное не более чем на 125% номинального тока двигателя, указанного на паспортной табличке.

Давайте посмотрим на Рис. 2 и проработаем пример расчета.

Пример № 1 : Предположим, вы используете двухэлементный предохранитель для защиты от перегрузки.Предохранитель какого размера вам нужен для однофазного двигателя мощностью 5 л.с., 230 В с эксплуатационным коэффициентом 1,16, если номинальный ток двигателя, указанный на паспортной табличке, составляет 28 А?

(а) 25А
(в) 35А
(б) 30А
(г) 40А

Размер защиты от перегрузки должен соответствовать номинальному току двигателя, указанному на паспортной табличке [430,6 (A), 430,32 (A) (1) и 430,55]).

Вы также должны учитывать еще один фактор: повышение температуры на паспортной табличке. Для двигателей с номинальной температурой, указанной на паспортной табличке, не более 40 ° C, размер устройства защиты от перегрузки не должен превышать 125% номинального тока двигателя, указанного на паспортной табличке.Таким образом, 28A × 1,25 = 35A [240,6 (A)]

Давайте посмотрим на рис. 3 и рассмотрим другой пример проблемы.

Пример № 2 : Опять же, предположим, что вы используете двухэлементный предохранитель для защиты от перегрузки. Предохранитель какого размера вам нужен для 3-фазного двигателя мощностью 50 л.с., 460 В с повышением температуры до 39 ° C и номинальным током, указанным на паспортной табличке двигателя, 60 А (FLA)?

(а) 40A
(в) 60A
(б) 50A
(г) 70A

Защита от перегрузки соответствует номинальному току двигателя, указанному на паспортной табличке, а не номинальному току полной нагрузки двигателя (FLC).Таким образом, 60А × 1,25 = 75А. Защита от перегрузки не должна превышать 75A, поэтому вам необходимо использовать двухэлементный предохранитель на 70A [240,6 (A) и 430,32 (A) (1)].

Двигатели, которые не имеют номинального эксплуатационного фактора 1,15 или выше или рейтинга превышения температуры 40 ° C и менее, должны иметь устройство защиты от перегрузки, рассчитанное не более чем на 115% номинального тока двигателя, указанного на паспортной табличке (430,37).

Расчет проводов ответвительной цепи. Проводники ответвленной цепи, обслуживающие один двигатель, должны иметь допустимую нагрузку не менее 125% от FLC двигателя, как указано в таблицах с 430.147 по 430.150 [430,6 (A)]. Вы должны выбрать размер проводника из Таблицы 310.16 в соответствии с номинальной температурой клемм (60 ° C или 75 ° C) оборудования [110,14 (C)]. Давайте подкрепим эту концепцию, проработав пример расчета. См. Рис. 4 .

Пример № 3 : Провод THHN какого сечения вам нужен для однофазного двигателя мощностью 2 л.с., 230 В?

(a) 14 AWG
(c) 10 AWG
(b) 12 AWG
(d) 8 AWG

Давайте рассмотрим решение:

Шаг 1: Размер проводника не менее 125% FLC двигателя

Шаг 2: Таблица 430.148 показан FLC мощностью 2 л.с., 230 В, однофазный, как 12A

Шаг 3: 12A × 1,25 = 15A

Шаг 4: Согласно таблице 310.16, вам необходимо использовать 14 AWG THHN номиналом 20 А при 60 ° C

Минимальный размер проводника, разрешенный NEC для проводки в зданиях, — 14 AWG [310,5]. Однако местные нормы и правила и многие промышленные предприятия требуют, чтобы провод сечением 12 AWG использовался как наименьший провод ответвления. Таким образом, в этом примере вам может потребоваться использовать 12 AWG вместо 14 AWG.

Защита параллельных цепей от коротких замыканий и замыканий на землю. Устройства защиты параллельных цепей от короткого замыкания и замыкания на землю защищают двигатель, аппаратуру управления двигателем и проводники от коротких замыканий или замыканий на землю. Они не защищают от перегрузки (430.51) ( Рис.5 ).

Устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю, необходимое для цепей двигателя, не относится к типу, необходимому для персонала (210,8), фидеров (215,9 и 240,13), служб (230,95) или временной проводки для розеток (527,6).

Согласно 430,52 (C), вы должны выбрать размер защиты от короткого замыкания и замыкания на землю для параллельной цепи двигателя, за исключением тех, которые обслуживают моментные двигатели, чтобы они не превышали процентные значения, указанные в Таблице 430.52.

При значении устройства защиты от короткого замыкания и замыкания на землю, которое вы найдете в таблице 430.52 не соответствует стандартному номиналу или настройке устройств защиты от сверхтоков, перечисленным в 240,6 (A), используйте устройство защиты следующего более высокого размера [430,52 (C) (1) Ex. 1].

Это заявление остановило вас? Вам это кажется неправильным? Это обычная реакция, но помните, что двигатели отличаются от других компонентов системы. Устройства защиты двигателя от перегрузки, такие как нагреватели и предохранители, защищают двигатель и другие элементы от перегрузки. Защита от короткого замыкания и замыкания на землю не обязана выполнять эту функцию.Таким образом, увеличение размера не повредит защите. Занижение размера предотвратит запуск двигателя.

Используйте следующий двухэтапный процесс, чтобы определить, какой процент из таблицы 430.52 вы должны использовать для определения размера устройства защиты от короткого замыкания и замыкания на землю в ответвленной цепи двигателя.

Шаг 1: Найдите тип двигателя в Таблице 430.52.

Шаг 2: Выберите процентное значение из Таблицы 430.52 в соответствии с типом устройства защиты, например, без выдержки времени (одноразовый), двухэлементный предохранитель или автоматический выключатель с обратнозависимой выдержкой времени.Не забудьте при необходимости использовать устройство защиты следующего более высокого размера.

Давайте посмотрим, справитесь ли вы с этой концепцией с помощью короткой викторины. Какое из следующих утверждений верно? Используйте Таблицу 430.52, чтобы найти числа.

1. Защита от короткого замыкания в параллельной цепи (плавкий предохранитель без выдержки времени) для однофазного двигателя мощностью 3 л.с., 115 В, не должна превышать 110 А.

2. Защита от короткого замыкания в параллельной цепи (двухэлементный предохранитель) для однофазного двигателя мощностью 5 л.с., 230 В, не должна превышать 50 А.

3. Защита параллельной цепи от короткого замыкания (автоматический выключатель) для трехфазного синхронного двигателя мощностью 25 л.с., 460 В, не должна превышать 70 А.

Давайте рассмотрим каждый вопрос индивидуально. Мы будем ссылаться на 430.53 (C) (1) Ex. 1 и в таблице 430.52.

1. Согласно таблице 430.148, 34A × 3,00 = 102A. Следующий размер — 110А. Так что это правда.

2. Согласно таблице 430.148, 28A × 1,75 = 49A. Следующий размер — 50А. Так что это тоже правда.

3. По таблице 430.150, 26A × 2,50 = 65A. Следующий размер — 70А. Это тоже правда.

Помните следующие важные принципы:

• Размер проводов должен быть равен 125% FLC двигателя [430,22 (A)].

• Вы должны рассчитать перегрузку не более чем от 115% до 125% номинального тока двигателя, указанного на паспортной табличке, в зависимости от условий [430.32 (A) (1)].

• Размер устройства защиты от короткого замыкания и замыкания на землю должен составлять от 150% до 300% FLC двигателя [Таблица 430.52].

Если вы сложите все три из них вместе, вы увидите, что допустимая нагрузка проводника ответвленной цепи (125%) и устройство защиты от короткого замыкания на землю (от 150% до 300%) не связаны между собой.

Этот последний пример должен помочь вам понять, обращали ли вы внимание.

Пример № 4 : Верно ли какое-либо из следующих утверждений для двигателя мощностью 1 л.с., 120 В, номинальный ток на паспортной табличке 14 А? См. Рис. 6 .

(a) Разветвительные проводники могут иметь диаметр 14 AWG THHN.

(b) Защита от перегрузки от 16,1 А.

(c) Для защиты от короткого замыкания и замыкания на землю разрешается использовать автоматический выключатель на 40 А.

(d) Все это правда.

Просматривая каждую из них, вы можете увидеть:

(a) Сечение проводников соответствует 430.22 (А): 16А × 1,25 = 20А; Для таблицы 310.16 требуется 14 AWG при 60 ° C.

(b) Согласно 430,32 (A) (1), защита от перегрузки имеет следующие размеры: 14A (заводская табличка) × 1,15 = 16,1A.

(c) Защита от короткого замыкания и замыкания на землю определяется на основе 430,52 (C) (1): 16A × 2,50 = 40A автоматического выключателя.

Следовательно, все три утверждения верны.

Устройство защиты от перегрузки 16A защищает проводники 14 AWG от перегрузки по току, а устройство защиты от короткого замыкания 40A защищает их от коротких замыканий.Этот пример иллюстрирует иногда сбивающий с толку факт, что при расчете двигателя вы фактически рассчитываете защиту от перегрузки по току и защиты от короткого замыкания отдельно.

Расчеты двигателей долгое время были источником путаницы и ошибок для многих. Понимание того, что отличает эти расчеты, должно помочь вам каждый раз правильно выполнять расчеты двигателя. В следующем месяце мы рассмотрим определение размеров фидеров двигателя в Части 2.

Защита от перегрузки и сверхтока — базовое управление двигателем

Нажмите кнопку воспроизведения на следующем аудиоплеере, чтобы послушать, как вы читаете этот раздел.

Когда двигатель запускается впервые, прежде чем вал сможет набрать скорость и начать вращаться, характеристики обмотки статора соответствуют характеристикам короткого замыкания. Таким образом, двигатель начинает потреблять очень высокие значения тока . Этот ток создает магнитное поле, которое заставляет вал двигателя вращаться, и это вращательное действие создает противо-ЭДС (CEMF), которая ограничивает ток до его нормального рабочего значения.

Первоначальное высокое значение тока называется бросок тока и может вызвать серьезные нарушения в линии и ложное отключение, если предохранители и автоматические выключатели не имеют соответствующих размеров.

Термин « перегрузка » описывает умеренное и постепенное повышение значения тока в течение относительно длительного периода времени. Это вызвано чрезмерным током, потребляемым двигателем, который может в шесть раз превышать номинальный ток. Это вызвано слишком большой нагрузкой на двигатель. Системы защищены реле защиты от перегрузки . В то время как перегрузки допускаются на короткое время (обычно минуты), длительные перегрузки будут использовать тепловое воздействие, чтобы вызвать срабатывание защитного устройства.

Термин « перегрузка по току » (иногда называемый коротким замыканием или замыканием на землю) описывает резкое и быстрое повышение тока за короткий период времени (доли секунды). Цепи и оборудование защищены от перегрузок по току предохранителями или автоматическими выключателями.

В этих случаях значение тока намного превышает номинальный линейный ток и действительно может быть от шести до многих сотен раз выше нормального номинального значения тока.

Существует несколько причин ситуаций перегрузки по току. Например, когда происходит замыкание на болтах — замыкание между линией и землей или между линией и линией. Это вызывает очень большое значение тока из-за обратно пропорциональной зависимости между сопротивлением цепи и потребляемым током.

Другая менее понятная причина короткого замыкания — запуск асинхронного двигателя. При первом включении трехфазного асинхронного двигателя обмотки статора имеют цепь с очень низким сопротивлением.Это потребляет очень большой пусковой ток, который неотличим от стандартного короткого замыкания, за исключением того, что он быстро падает до номинального значения тока, потребляемого двигателем. Это происходит из-за противоэлектродвижущей силы (CEMF), создаваемой вращающимся валом двигателя. Когда двигатель вращается, CEMF ограничивает ток до безопасных значений. Когда двигатель не вращается, от источника потребляется очень большое значение тока. Этот ток иногда называют током заторможенного ротора и пускатели двигателя и устройства максимального тока должны быть рассчитаны на безопасную работу с этим значением тока.

Последствия короткого замыкания

Два основных отрицательных выхода сверхтоков:

• Тепловая энергия : высокие значения тока создают много тепла, которое может повредить оборудование и провода. Тепловая энергия может быть выражена как I ² t (квадрат тока, умноженный на время) — чем дольше сохраняется неисправность, тем больше потенциальное тепловое повреждение.
• Механические силы : Сильные токи короткого замыкания могут создавать мощные магнитные поля и оказывать огромное магнитное напряжение на шины и оборудование, иногда деформируя их по форме и создавая другие проблемы.

Большие значения тока короткого замыкания могут очень быстро вызвать повреждение, поэтому устройства защиты от перегрузки по току должны действовать очень быстро, чтобы устранить сбой. Существует две основные категории устройств защиты от сверхтоков: предохранители и автоматические выключатели.

Предохранители

A Предохранитель — это простое устройство, которое защищает проводники и оборудование цепи от повреждений из-за более высоких, чем обычно, значений неисправности. Он разработан как самое слабое звено в цепи.

A представляет собой изолированную трубку, содержащую полосу проводящего металла (плавкую вставку), которая имеет более низкую температуру плавления, чем медь или алюминий.Плавкая вставка имеет узкие резистивные сегменты, которые концентрируют ток и вызывают повышение температуры в этих точках.

При коротком замыкании элементы предохранителя сгорают всего за доли секунды. Чем выше значения тока повреждения, тем быстрее сработает предохранитель.

В случае перегрузки предохранительным элементам может пройти несколько секунд или даже минут, прежде чем тепловые воздействия вызовут плавление плавкой вставки.

Предохранители бывают двух категорий: быстродействующие предохранители (тип P) и предохранители с выдержкой времени (тип D).

, используемые в цепях двигателя, должны выдерживать интенсивный пусковой ток при запуске двигателя, поэтому мы используем предохранители с выдержкой времени, также известные как «двухэлементные предохранители».

Общие рейтинги

Все устройства максимального тока должны работать в пределах своих номинальных значений. Три наиболее важных параметра — это напряжение, ток и отключающая способность.

Номинальное напряжение

Предохранители и автоматические выключатели должны быть рассчитаны как минимум на значение напряжения цепи, которую они предназначены для защиты.

Когда предохранитель или автоматический выключатель прерывает ток короткого замыкания, он должен безопасно гасить дугу и предотвращать ее повторное возникновение. Следовательно, номинальное напряжение предохранителя или автоматического выключателя должно быть равно или превышать напряжение системы.

Например, предохранитель, рассчитанный на 240 В RMS, будет приемлем для использования в цепи на 120 В. Однако при использовании в цепи 600 В. номинальное напряжение предохранителя будет превышено.

Продолжительный режим

Рейтинг продолжительной работы описывает максимальное номинальное значение среднеквадратичного значения тока, на которое рассчитано устройство максимального тока в непрерывном режиме без отключения.Вообще говоря, номинал предохранителя или прерывателя ампер и не должен превышать допустимую нагрузку цепи по току, но есть исключения, такие как определенные цепи двигателя.

Отключающая способность

Когда происходит короткое замыкание или замыкание на землю, сопротивление цепи падает практически до нуля Ом , вызывая протекание очень больших значений тока. Этот чрезвычайно быстрый рост тока короткого замыкания может вызвать повреждение проводов и оборудования из-за перегрева, и его необходимо как можно быстрее погасить.

Номинальная отключающая способность (IC) устройства максимального тока — это максимальный ток короткого замыкания, который устройство может отключить без ущерба для себя. Большинство автоматических выключателей и предохранителей имеют номинал IC 10 000 ампер.

Для систем, способных к большим токам замыкания, предохранители с высокой разрывной емкостью (HRC) могут отключать токи до 200 000 ампер с помощью гасителя дуги, такого как кварцевый песок, чтобы помочь устранить замыкание.

Защита цепи двигателя

Из всех параллельных цепей, встречающихся в электротехнической промышленности, ответвительные цепи двигателя являются одними из самых уникальных.Для надежной установки параллельных цепей двигателя необходимо доскональное понимание требований к различным функциональным частям параллельных цепей двигателя и их предназначения. Ниже приведены документы, опубликованные Cooper Bussmann, чтобы помочь разобраться в цепях ответвлений двигателя и связанных с ними устройств.

Таблицы защиты цепей двигателя

Cooper Bussmann Таблицы защиты двигателя содержат требования к размерам для нескольких важных компонентов цепи двигателя.Если вы знаете напряжение и мощность двигателя, таблицы защиты могут предоставить вам информацию о размерах предохранителей, переключателях, размере стартера и минимальном размере проводника. Эти рекомендации соответствуют директивам NEC ^® .

Таблицы защиты типа 2

Тип 2 или защита стартера «без повреждений» может дать установке ряд преимуществ, включая сокращение времени простоя. Комбинация плавкого предохранителя и стартера типа 2 была испытана на определенных уровнях неисправности, чтобы гарантировать, что в условиях неисправности стартер не будет поврежден за счет небольшой контактной сварки.Стартер без защиты типа 2 может получить значительные повреждения, и его придется заменить, чтобы отключить все оборудование, использующее эту цепь. В этом документе вы найдете дополнительную информацию о защите типа 2 и список проверенных комбинаций.

Защита цепи двигателя

В этом отрывке из документа Cooper Bussmann SPD подробно рассказывается о разнообразных схемах двигателей и проблемах их применения. Некоторые из этих тем включают защиту от короткого замыкания и перегрузки, несимметрию напряжения, средства отключения и требования к защите NEC ^® .

Защита от однофазного тока

Однофазность двигателя — серьезная проблема для цепей двигателя, так как это может привести к перегреву и сокращению срока службы двигателя. В этом документе указаны решения для одноэтапной угрозы.

Существует ряд требований к защите цепей, которые определяют работу силовой цепи главного двигателя. Этот документ помогает обеспечить надлежащую защиту на основе конфигурации цепи управления.

Защита цепи управления двигателем

Существует ряд требований к защите цепей, которые определяют работу силовой цепи главного двигателя.