Выбор теплового реле для электродвигателя

Как подобрать тепловое реле для защиты электродвигателя?

При длительной работе электрический двигатель имеет тенденцию перегреваться. Слишком большая мощность, проходящая по цепи, повышает температуру устройства. В результате обмотки перегреваются, а изоляция портится. Это приводит к замыканию между витками, которое провоцирует выгорание полюсов мотора. Даже возникновение одной из перечисленных проблем влечет за собой сбой в работе механизма и обязательный ремонт, который существенно ударит по бюджету.

Чтобы этого избежать, в цепь питания устанавливают тепловое реле для защиты. Оно “считывает” номинал тока, проходящий по цепи, и если он длительное время превышает норму – размыкает контакты. Прекращается подача тока, а электрический мотор останавливает работу. Но чтобы реле работало правильно, необходимо учитывать несколько особенностей.

Главное о конструкции.

Существуют разные виды реле, но основные элементы у них одинаковы. Главное – биметаллическая пластина, которая запускает работу механизма. Это самый чувствительный элемент в конструкции. В зависимости от температурных показателей, в которых находится прибор, меняется время срабатывания. Если температура растет, оно уменьшается. Это небольшая, но важная погрешность. Поэтому при выборе отдавайте предпочтение пластинам с большой температурой.

Сама биметаллическая деталь крепко зафиксирована на оси реле. Для регуляции значения тока используют шунты, которые закрепляются в корпусе. Иногда внутри реле можно найти нихромовые нагреватели. Их придется подключать отдельно, по одной из схем: параллельной или последовательной. Также в комплект включена пружина цилиндрической формы, которая одним концом касается пластины, а другим прикреплена к изоляционной колодке. Если ток перегрузки превышает уставной или равен ему длительное время, колодка поворачивается (под воздействием биметалла), разрывая контакт.

Основные обозначения.

Прежде чем решать, какой вид защиты подойдет, нужно узнать расшифровку маркировки прибора. На корпусе и в паспорте устройства указан:

1. Рабочий ток. Реле срабатывает, когда напряжение доходит до этого значения.

2. Номинал тока для биметаллической пластины. Это то значение, при превышении которого устройство не отключится сразу же.

3. Время-токовые характеристики. Время срабатывания устройства в зависимости от величины напряжения.

4. Токовый диапазон. Он определяет, при каких параметрах реле работает.

5. Крайние токовые уставки.

В паспорте указывают и дополнительные сведения, например, данные для монтажа или способности работы прибора при наличии опасных веществ.

Методика выбора.

Каждый электрический двигатель имеет свой диапазон мощности, в зависимости от этого и нужно выбирать реле. Ориентируемся на номинал тока, который обозначается символом In. Он написан на корпусе устройства и в инструкции. Обычно указывают две цифры, первую для сети мощностью 220 вольт, а вторую для 380 вольт. Далее анализируем характеристики прибора и реле, сравниваем их. При рассмотрении время-токовых параметров учитывайте, что время срабатывания их холодного и перегретого состояния будет разным.

Обычно перед покупкой просматривают специальную таблицу, в которой приведены технические характеристики реле различных видов. Так легче подобрать оптимальный вариант. И у мотора, и у реле защиты есть специальная кривая, на которой изображена зависимость токопрохождения от величины тока. Для бесперебойной работы обоих устройств эта кривая должна быть разной. У двигателя она должна находиться выше.

Главное правило: номинальный ток мотора = уставке тока срабатывания. То есть, чтобы механизм начал разрыв цепи, необходима перегрузка минимум в 20-30%.

Для этого ток несрабатывания реле должен хотя бы на 12% превышать номинал двигателя. Во всех таблицах с характеристиками реле данные приводятся в амперах.

Если данных нет в паспорте.

Бывают ситуации, когда номинальное напряжение устройства неизвестно. Паспорт может быть утерян, данные на корпусе смазаны. Обычно такое случается у тех, кто покупает с рук. Но положение можно исправить несколькими способами:

1. Использовать специальное оборудование, которое автоматически определяет время-токовые показатели (токовые клещи и мультиметр). Анализируют каждую фазу.

2. Если известна хотя бы часть данных, можно найти в Интернете полную информацию. На сайтах производителей часто предлагаются таблицы с характеристиками выпускаемых марок.

Возвращаясь к подбору тепловых реле стоит упомянуть, что важную роль играет страна производства. Европейские аппараты стандартно считаются качественными, но не всегда приспособлены для функционирования в наших условиях. Многие отечественные производители придерживаются мировых стандартов и при этом учитывают особенности местного климата и самих приборов. Кроме того, легче прочитать инструкцию на родном языке, чем мучиться с переводом. Хотя схема подключения реле стандартная, с небольшими нюансами в зависимости от вида устройства. Что касается китайских производителей, то многие из них, например компания CHINT, ориентируются на российского потребителя. При этом качество соответствует европейским брендам.

Тепловая защита электродвигателя. Электротепловое реле.

17 Дек 2014г | Раздел: Электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. В предыдущей статье мы с Вами рассмотрели принципиальные схемы включения магнитного пускателя, обеспечивающие реверс вращения электродвигателя.

Продолжаем знакомиться с магнитным пускателем и сегодня рассмотрим типовые схемы подключения электротеплового реле типа РТИ, которое предназначено для защиты от перегрева обмоток электродвигателя при токовых перегрузках.

1. Устройство и работа электротеплового реле.

Электротепловое реле работает в комплекте с магнитным пускателем. Своими медными штыревыми контактами реле подключается к выходным силовым контактам пускателя. Электродвигатель, соответственно, подключают к выходным контактам электротеплового реле.

Внутри теплового реле находятся три биметаллические пластины, каждая из которых сварена из двух металлов, имеющих различный коэффициент теплового расширения. Пластины через общее «коромысло» взаимодействуют с механизмом подвижной системы, которая связана с дополнительными контактами, участвующими в схеме защиты электродвигателя:

1. Нормально-замкнутый NC (95 – 96) используют в схемах управления пускателем;
2. Нормально-разомкнутый NO (97 – 98) применяют в схемах сигнализации.

Принцип действия теплового реле основан на деформации биметаллической пластины при ее нагреве проходящим током.

Под действием протекающего тока биметаллическая пластина нагревается и прогибается в сторону металла, имеющего меньший коэффициент теплового расширения. Чем больший ток будет протекать через пластину, тем сильнее она будет греться и прогибаться, тем быстрее сработает защита и отключит нагрузку.

Допустим, что электродвигатель подключен через тепловое реле и работает в нормальном режиме. В первый момент времени работы электродвигателя через пластины течет номинальный ток нагрузки и они нагреваются до рабочей температуры, которая не вызывает их изгиб.

По какой-то причине ток нагрузки электродвигателя стал увеличиваться и через пластины потек ток выше номинального. Пластины начнут сильнее греться и прогибаться, что приведет в движение подвижную систему и она, воздействуя на дополнительные контакты реле (95 – 96), обесточит магнитный пускатель. По мере остывания пластины вернутся в исходное положение и контакты реле (95 – 96) замкнутся. Магнитный пускатель опять будет готов к запуску электродвигателя.

В зависимости от величины протекающего тока в реле предусмотрена уставка срабатывания по току, влияющая на силу изгиба пластины и регулирующаяся поворотным регулятором, расположенным на панели управления реле.

Помимо поворотного регулятора на панели управления расположена кнопка «TEST», предназначенная для имитации срабатывания защиты реле и проверки его работоспособности до включения в схему.

«Индикатор» информирует о текущем состоянии реле.

Кнопкой «STOP» обесточивается магнитный пускатель, но как в случае с кнопкой «TEST», контакты (97 – 98) не замыкаются, а остаются в разомкнутом состоянии. И когда Вы будете задействовать эти контакты в схеме сигнализации, то учитывайте этот момент.

Электротепловое реле может работать в ручном или автоматическом режиме (по умолчанию стоит автоматический режим).

Для перевода в ручной режим необходимо повернуть поворотную кнопку «RESET» против часовой стрелки, при этом кнопка слегка приподнимается.

Предположим, что сработало реле и своими контактами обесточило пускатель.
При работе в автоматическом режиме после остывания биметаллических пластин контакты (95 — 96) и (97 — 98) автоматически перейдут в исходное положение, тогда как в ручном режиме перевод контактов в исходное положение осуществляется нажатием кнопки «

RESET».

Кроме защиты эл. двигателя от перегрузок по току, реле обеспечивает защиту и в случае обрыва питающей фазы. Например. При обрыве одной из фаз, электродвигатель, работая на оставшихся двух фазах, станет потреблять больше тока, отчего биметаллические пластины нагреются и реле сработает.

Однако электротепловое реле не способно защитить двигатель от токов короткого замыкания и само нуждается в защите от подобных токов. Поэтому при установке тепловых реле необходимо устанавливать в цепь питания электродвигателя автоматические выключатели, защищающие их от токов короткого замыкания.

При выборе реле обращают внимание на номинальный ток нагрузки электродвигателя, который будет защищать реле. В инструкции по эксплуатации, идущей в коробке, есть таблица, по которой выбирается тепловое реле для конкретной нагрузки:

Например.
Реле РТИ-1302 имеет предел регулировки тока уставки от 0,16 до 0,25 Ампер. Значит, нагрузку для реле следует выбирать с номинальным током около 0,2 А или 200 mA.

2. Принципиальные схемы включения электротеплового реле.

В схеме с тепловым реле используют нормально-замкнутый контакт реле КК1.1 в цепи управления пускателем, и три силовых контакта КК1, через которые подается питание на электродвигатель.

При включении автоматического выключателя QF1 фаза «А», питающая цепи управления, через кнопку SB1 «Стоп» поступает на контакт №3 кнопки SB2 «Пуск», вспомогательный контакт 13НО пускателя КМ1, и остается дежурить на этих контактах. Схема готова к работе.

При нажатии на кнопку SB2 фаза через нормально-замкнутый контакт КК1.1 поступает на катушку магнитного пускателя КМ1, пускатель срабатывает и его все нормально-разомкнутые контакты замыкаются, а нормально-замкнутые размыкаются.

При замыкании контакта КМ1.1 пускатель встает на самоподхват. При замыкании силовых контактов КМ1 фазы «А», «В», «С» через контакты теплового реле КК1 поступают на обмотки электродвигателя и двигатель начинает вращение.

При увеличении тока нагрузки через силовые контакты термореле КК1, реле сработает, контакт КК1.1 разомкнется и пускатель КМ1 обесточится.

Если возникнет необходимость в простой остановке двигателя, то достаточно будет нажать на кнопку «Стоп». Контакты кнопки разорвутся, фаза прервется и пускатель обесточится.

На фотографиях ниже показана часть монтажной схемы цепей управления:

Следующая принципиальная схема аналогична первой и отличается лишь тем, что нормально-замкнутый контакт термореле (95 – 96) разрывает ноль пускателя. Именно эта схема получила наибольшее распространение из-за удобства и экономичности монтажа: ноль сразу заводят на контакт термореле, а со второго контакта реле бросают перемычку на катушку пускателя.

При срабатывании термореле контакт КК1.1 размыкается, «ноль» разрывается и пускатель обесточивается.

И в заключении рассмотрим подключение электротеплового реле в реверсивной схеме управления пускателем.

От типовой схемы она, как и схема с одним пускателем, отличается лишь наличием нормально-замкнутого контакта реле КК1.1 в цепи управления, и тремя силовыми контактами КК1, через которые запитывается электродвигатель.

При срабатывании защиты контакты КК1.1 разрываются и отключают «ноль». Работающий пускатель обесточивается и двигатель останавливается. При возникновении необходимости в простой остановке двигателя достаточно нажать на кнопку «Стоп».

Вот и подошел к логическому завершению рассказ о магнитном пускателе.
Понятно, что только одних теоретических знаний мало. Но если Вы будете практиковаться, то сможете собрать любую схему с применением магнитного пускателя.

И уже по сложившейся традиции небольшой видеоролик о применении электротеплового реле.

Подбор теплового реле для защиты электродвигателя от перегрузки

Правильно подобрать тепловое реле — одно из важнейших условий защиты электродвигателя от перегрузки при защите элктродвигателя с помощью магнитного пускателя и теплового реле.

Защита электродвигателя от перегрузки должна устанавливаться в тех случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также при тяжелых условиях пуска и для ограничения длительности пуска при пониженном напряжении. Защита должна выполняться с выдержкой времени и может быть осуществлена тепловыми реле.

В статье приведена методика и таблица выбора тепловых реле для защиты электродвигателей.

Порядок подбора теплового реле

Рассмотрим порядок подбора теплового реле на примере электродвигателя АИРЕ100S4. Фото шильдика электродвигателя приведено ниже.
Шаг 1. Определяем номинальный ток двигателя Iн. Этот ток указан на шильдике двигателя. В нашем примере этот ток равен 14 Ампер

Подобрать и купить электродвигатели Вы можете в магазине промышленного оборудования и материалов .

Об Авторе

Александр Коваль

предприниматель, любознательный, люблю докопаться до сути, пишу статьи на блоги

Похожие записи

Подключение однофазного электродвигателя через трехфазный магнитный пускатель с тепловым реле

Как мощность электродвигателя влияет на характеристики насоса (Техническая суть одного разбирательства)

Сентябрь 18, 2019

Как подобрать тепловое реле для защиты электродвигателя

Октябрь 27, 2015

Соединение электродвигателя с насосом — часть 3 инструкции по эксплуатации электродвигателей

8 комментариев

Спасибо за полезную статью.

Спасибо за подсказки по тепловому реле и то, как правильно выбрать тепловое реле для защиты двигателя

Спасибо за информацию кратко и все понятно.

Добрый день.
Являюсь «счастливым» обладателем однофазного двигателя китайского производства.
На шильдике указана можность 1.1 кВт и номинальный ток 9.7А. Реально в моих условиях потребляемый ток около 5А.
При этом стартовый ток кратковременно достигает 18А и более.

Вопрос: какие параметры пускателя и теплового реле необходимы в моем случае.

Здравствуйте, Евгений.
Пусковой ток раза в 3 превышает ток в рабочем режиме = поэтому 18А при пуске нормально. Тем более что такой ток течет секунды (если мотор не запускается в режиме тяжелого пуска — т.е. под нагрузкой). Тепловые реле имеют инерцию — поэтому здесь все должно нормально работать.

Мощность однофазного мотора P = U * I * cos ф * КПД Подставьте данные из шильдика — у вас должно получиться в районе 1100 Вт. Если что то получаеться существенно другое — значит что то не так: либо мотор либо шильдик либо калькулятор

Если ваш мотор недогружен и близок к холостому ходу — ток холостого хода будет процентов 60 от номинального тока. Может этим и обясняются ваши 5А.

Если надумаете ставить тепловое реле — то ставьте на пределы номинального тока т.е. на 9,7А предварительно проверив формулу.

Еще оргвопрос: Если будете работать сами на своем оборудовании — маловероятно, что вы доведете СВОЙ мотор до перегрева. Мы настоятельно рекомедуем ставить тепловую защиту в случае использования наемных рабочих — оборудование ведь не ихнее.
Удачи!

Спасибо, огромное за такой подробный ответ.

А на какой ток ориентироваться при подборе контактора? Тоже на номинал? Переживаю не повредит ли такому контактору токи в 18 ампер и более, даже кратковременные…

{SOURCE}

Тепловая защита электродвигателя | Полезные статьи

В процессе эксплуатации электродвигателя могут возникнуть неполадки, причиной которых являются тепловые перегрузки. Они появляются в результате пропадания одной из фаз, питающих двигатель. При этом ток в два раза превышает номинальный, что и приводит к перегреву обмотки статора. Еще одной причиной могут стать проблемы, в результате которых вал вращается с затруднением. Это происходит, когда электродвигатель работает под большой нагрузкой или выходят из строя подшипники. В результате перегрева разрушается изоляция обмотки статора, следствием чего становится короткое замыкание и выход оборудования из строя. Чтобы этого не произошло, используется тепловая защита двигателя, позволяющая своевременно обеспечить технику при появлении больших токов. Когда необходима тепловая защита электродвигателя. Сегодня тепловая защита электродвигателя устанавливается на всем промышленном оборудовании, на бытовой технике и электроинструментах. Она отлично зарекомендовала себя в следующих случаях:

• при неправильных процессах во время пуска или торможения двигателя;
• во время длительных перегрузок;
• при повышенной частоте включения;
• при значительных колебаниях напряжения электросети;
• во время обрыва фаз;
• при включении оборудования с заклиненным ротором;
• при заклинивании приводных механизмов оборудования.

Для надежной защиты используют тепловое реле для электродвигателя, автоматические выключатели, предохранители с магнитными пускателями, плавкие вставки. Максимальную эффективность дает комплексное использование этих элементов. Принцип действия теплового реле электродвигателя. Встроенная тепловая защита электродвигателя базируется на применении реле с биметаллической пластиной. Она состоит из двух частей, созданных из металлов с различным коэффициентом линейного расширения. Ток оказывает на пластину тепловое воздействие и в результате неравномерного расширения составных частей она изгибается. При определенной температуре, на которую настроено реле, изогнутая пластина достигает положение, при котором воздействует на защелку расцепителя. Это действие, усиленное пружиной, позволяет максимально быстро разъединить цепь. В обратное положение пластину можно вернуть нажатием предназначенной для этого кнопки. Конструкция и выбор теплового релеКонструкция тепловой защиты зависит от ее назначения, рабочего тока и способа установки реле. Производители выпускают сегодня тепловые реле как в составе автоматических выключателей и пускателей, так и в виде отдельных электроустановочных изделий. Есть возможность выбрать реле с ручным возвратом или с автоматическим самовозвратом в исходное положение.Выбор теплового реле для электродвигателя зависит от потребляемого тока. Регулируется величина срабатывания в небольшом диапазоне, поэтому подбирать реле нужно тщательно. Нагревается пластина при прохождении тока по специальной спирали, намотанной на пластину. При включении двигателя пусковой ток в несколько раз сильнее номинальной величины, но волноваться, что реле сработает не стоит. Нагревается пластина медленно и кратковременные мощные токи не успевают привести защиту в действие. Время срабатывания регулируется длиной токопроводящей спирали: чем оно больше, тем больше витков на пластине. В ряде случаев нагревательным элементом может выступить непосредственно биметаллическая пластина. Выбор реле производится либо по марке двигателя, на который она будет установлена, либо по специальным таблицам, учитывающим номинальный ток.

устройство и принцип действия, подбор реле, тепловая защита от перегрузок

Длительная работа электродвигателя приводит к перегреву его обмоток, из-за чего они повреждаются. Поэтому требуется защита электродвигателя от перегрузок. Вследствие перегрева происходят межвитковые замыкания, выгорают полюса, имеют место иные негативные последствия, влекущие за собой дорогостоящий ремонт. Избежать проблем поможет включение в схему цепи питания однофазного или трехфазного двигателя теплового, обеспечивающего защиту от перегрева.

Действие теплового реле заключается в контроле над величиной тока; в случае продолжительного отклонения от номинальной величины происходит размыкание контактов, цепь управления в итоге остается без питания, и размыкается пусковое устройство. Тепловое реле защищает двигатель от заклинивания ротора, механических перегрузок, перекоса фаз, прочих аварийных ситуаций.

Принцип работы

Устройство включает в себя основной элемент — чувствительную биметаллическую пластину из сплава железа и никеля и сплава железа с латунью. Эти сплавы соединяются пайкой и имеют различные коэффициенты теплового расширения, говорящем о степени удлинения нагревающейся металлической пластины. Для латуни этот показатель составляет 18,7, а для сплава железо-никель — 1,5. Так, длина латунного элемента при нагревании увеличивается гораздо быстрее, благодаря чему происходит изгиб биметаллической пластины в ее сторону. На этом свойстве основывается работа любого теплового реле.

В корпусе устройства находятся:

• Толкатель.
• Пружина замыкающего контакта.
• Биметаллическая пластина с нагревательным элементом.
• Исполнительная пластина.

Температурный компенсатор состоит из регулировочного винта и пластины.

А также реле оснащено следующими элементами:

• Контакты.
• Эксцентрик.
• Движок уставки тока срабатывания.
• Кнопка возврата устройства в рабочее состояние.

Защита электродвигателя от перегрузок

Проводник нагревается от идущего по нему электротоку. С увеличением силы тока в проводнике с одинаковым поперечным сечением, увеличивается нагрев его, то есть возрастает нагрузка. В связи с этим, срабатывание происходит преимущественно из-за повышения температуры. Та же тепловая энергия нагревает биметаллическую пластину, под воздействием температуры изгибающуюся и соприкасающуюся через толкатель с исполнительной пластиной температурного компенсатора. Пластина расцепляет контакты в магнитном пускателе и в рабочее состояние приводит кнопку включения устройства.

Температурный компенсатор — это своеобразный противовес, который снижает влияние дополнительного нагрева под влиянием температуры окружающей среды. Пластина изгибается в обратную сторону, а величина изгиба регулируется специальным винтом.

Регулятор тока срабатывания или эксцентрик имеет шкалу на пять делений влево и пять — вправо, для соответствующего увеличения/уменьшения тока относительно центральной риски. Для регулирования тока срабатывания нужно выбрать требуемую величину зазора между толкателем и исполнительной пластиной. Изменение этой величины выполняется с помощью движка эксцентрика, который воздействует на пластину температурного компенсатора. После срабатывания устройства рекомендуется подождать некоторое время, чтоб тепловой расцепитель остыл. Электродвигатель тщательно осматривается, отыскивается причина срабатывания защиты.

Схема подключения

Подключение тепловых реле к контакторам осуществляется напрямую при помощи штыревых контактов. После подключения, в зависимости от силы тока, который протекает в цепи, регулируется уставка срабатывания колесом поворотного регулятора. Ток уставки обозначен на шкале рисками на корпусе прибора.

На панели управления есть кнопка TEST, помогающая проверить работоспособность реле имитацией срабатывания защиты. Красная кнопка STOP позволяет разомкнуть принудительно нормально замкнутый контакт. Питание, которое поступает на катушку контактора, при этом отключается, из-за чего отключается нагрузка. Приблизительно по такой схеме подключается и работает любое устройство.

Работа реле может протекать в ручном или автоматическом режиме, задаваемого поворотным переключателем RESET. В автоматическом режиме выключатель утапливается, а реле после срабатывания включается автоматически, после остывания биметаллической пластины. В ручной режим устройство переводится путем поворота против часовой стрелки переключателя.

Схема подключения с контактами замкнутыми нормально применяется для управления электродвигателем при помощи магнитного пускателя. К силовым контактам подключаются две фазы, третья же подключается к двигателю напрямую. В работе современных реле участвуют все три фазы с дополнительным нормально замкнутым контактом. При перегрузках этот контакт размыкается, благодаря чему разрывается цепь питания контактора.

Выбор реле

В условиях разнообразия электродвигателей и реле к ним, подбор устройства может вызвать затруднения. Чтобы произвести расчет по мощности перед подбором теплового реле для электродвигателя 380 В или иного двигателя, нужно следовать определенным рекомендациям. Главное требование ко всем устройствам — соответствие их номинала току оборудования, требующего защиты. Устройства тоже должны быть защищены от КЗ, с этой целью в схемах подключения используют предохранители.

Условия эксплуатации устройств и пределы их применения устанавливаются заранее. Если в системе защиты есть большая вероятность работы электродвигателя в аварийном режиме, не связанным с возрастанием потребления электричества, реле не обеспечит надежной защиты. С этой целью в обмотку статора двигателя включают элементы специальной тепловой защиты.

Реле выбирается с учетом его максимального рабочего тока, который не должен быть меньше номинального тока двигателя. Рекомендуется, чтоб установочный ток реле не особо превышал номинал электродвигателя.

Обратите внимание и на возможность регулировки тока с запасом в сторону увеличения и уменьшения. В таком случае защита будет более надежной и управляемой.

Эксплуатация электродвигателей | Насосы и принадлежности

Добрый день, уважаемые читатели блога nasos-pump.ru

Асинхронный однофазный двигатель

В рубрике «Общее» на сайте «Насосы и принадлежности» рассмотрим эксплуатацию электрических двигателей. В процессе эксплуатации электродвигателей могут возникать различные неисправности. Мы будем рассматривать электродвигатели, которые эксплуатируются с насосным оборудованием. Очень важно заранее предусмотреть все возможные сбои и как можно надежнее защитить оборудование от сбоев. Перечень причин, которые могут привести к отказу оборудования, включает: качество электроснабжения, качество монтажа, условия эксплуатации. Качество электроснабжения: повышенное или пониженное напряжение, скачки напряжения, обрыв фазы.

Качество монтажа: неправильный или некачественный монтаж.

Условия эксплуатации: недостаточное охлаждение двигателя (обдув), высокая температура окружающей среды, пониженное атмосферное давление (работа на большой высоте над уровнем моря), высокая температура перекачиваемой жидкости, слишком большая вязкость перекачиваемой жидкости, частые включения/выключения электродвигателя, заклинивание ротора.

 Число пусков в час

Очень часто в технических характеристиках к насосному оборудованию присутствует такой параметр, как количество пусков в час. Необходимость контролировать этот параметр заключается в том, что каждый раз, когда производится запуск электродвигателя, происходит пяти-семи кратное превышение номинального рабочего тока. Высокие пусковые токи нагревают обмотки статора двигателя. Если электродвигатель не успевает остывать из-за частых пусков, то это может привести к выходу его из строя или сокращению срока службы изоляции (пробою изоляции обмоток). Количество пусков, которое может происходить в течение часа, рассчитывает и определяет завод изготовитель. Эта информация размещается в технических характеристиках или в инструкции по эксплуатации.

Защита электродвигателей

 Чтобы избежать непредвиденных сбоев и дорогостоящего ремонта электродвигателя в процессе эксплуатации, в первую очередь, необходимо обеспечить двигатель защитными устройствами. Защита электродвигателя имеет три уровня:

• Внешняя защита от короткого замыкания. Самый простой способ – это установка внешних предохранителей.
• Внешняя защита от перегрузок. Это защита по току.
• Встроенная защита. Это защита от перегрева обмоток с помощью тепловых автоматических выключателей или датчиков PTС. Для встроенной тепловой защиты всегда требуется исполнительное внешнее устройство – пускатель для тепловых автоматических выключателей и реле контроля температуры обмотки двигателя, (как пример, TER-7 производства ETI Словения) для датчиков PTС.

Для защиты оборудования от перегрузок и короткого замыкания необходимо определить, какое устройство защиты будет использоваться. Оно должно автоматически отключать питание от сети. Плавкий предохранитель является простейшим устройством, выполняющим две функции. Как правило, плавкие предохранители соединяются между собой при помощи аварийного выключателя, который может отключить двигатель от сети питания.

Автоматический токовый выключатель

Автоматический токовый выключатель является устройством защиты от перегрузок по току. Он автоматически размыкает цепь при заданном значении перегрузки по току или возникновении короткого замыкания. Если токовый выключатель применяется в диапазоне своих рабочих параметров, размыкание и замыкание не наносит ему никакого вреда. Сразу же после отключения по перегрузке можно легко возобновить работу автоматического выключателя. Автоматические выключатели бывают двух видов: тепловые и магнитные.

Тепловые автоматические выключатели – это надёжный и экономичный тип защитных устройств, которые используются для электродвигателей. Конструктивно автоматический выключатель состоит из электромагнитного расцепителя, теплового расцепителя и дугогасящей камеры. Они могут выдерживать большие перегрузки по току, которые возникают во время запуска электродвигателя, и защищают электродвигатель при заклинивании ротора. Тепловые автоматические выключатели нечувствительны к напряжению, но чувствительны к температуре.

Магнитные автоматические выключатели являются точными, надёжными и экономичными. Магнитный пускатель – это комбинированный электрический прибор. В состав магнитного пускателя входят: контактор переменного тока, тепловое реле и кнопки включения и выключения. Магнитный автоматический выключатель нечувствителен к изменению температуры окружающей среды: она не влияет на предел его срабатывания, но чувствителен к изменению напряжения. Автоматические выключатели подбираются по номинальному току, потребляемому электродвигателем.

Реле перегрузки:

• При пуске электродвигателя позволяют выдерживать временные перегрузки без разрыва цепи.
• Размыкают цепь электродвигателя, если ток превышает предельно допустимое значение и возникает угроза повреждения электродвигателя.
• Устанавливаются в исходное положение автоматически или вручную после устранения перегрузки.

Обозначение класса срабатывания

Как правило, реле перегрузки реагируют на условия перегрузки в соответствии с характеристикой срабатывания. Деление изделий на классы определяет, за какой период времени реле размыкает цепь при перегрузке. Наиболее часто встречающиеся классы: 10, 20 и 30. Цифры определяют время, необходимое реле для отключения. Реле перегрузки класса 10 срабатывает в течение 10 секунд и менее, при 600% номинального тока, реле класса 20 срабатывает в течение 20 секунд и менее, а реле класса 30 – в течение 30 секунд и менее.

Устройства внешней защиты

Устройства внешней защиты: плавкие предохранители, автоматические выключатели, автоматы защиты двигателя – реагируют на превышение тока, который потребляет электродвигатель в процессе эксплуатации. Они предназначены для отключения электродвигателя, если ток превышает номинальное значение. Внешнее устройство защиты предохраняет двигатель от выхода из строя в случае блокировки ротора.

При перегреве обмоток электродвигателя этот вид защиты не работает. Примеры:

• Когда в крышку вентилятора двигателя попадают посторонние предметы, или двигатель смонтирован крышкой вентилятора очень близко от стенки (недостаточно охлаждение), то происходит медленный нагрев до опасной температуры;
• Очень высокая температура окружающей среды 40°С и выше;
• Когда внешняя защита двигателя выставлена на слишком высокий ток срабатывания или настроена неправильно;
• Когда происходят частые включения/выключения электродвигателя, то за короткий период времени пусковые токи могут перегреть обмотки двигателя.

Устройства внутренней защиты

Устройства внутренней защиты обмоток, такие как автоматические выключатели и терморезисторы, намного эффективнее, чем устройства внешней защиты. Это объясняется тем, что они встраиваются в обмотки статора и измеряют температуру непосредственно в обмотках. Самыми распространёнными устройствами внутренней защиты являются тепловые автоматические выключатели и терморезисторы PTC.

Тепловой автоматический выключатель и термостаты

Тепловые автоматические выключатели – это биметаллические пластины (таблетки), размыкающие цепь при увеличении температуры в обмотках (на рис).

Тепловой выключатель

Они имеют широкий диапазон температур отключения. Бывают двух видов: с нормально открытыми и нормально закрытыми контактами. Наиболее часто применяются таблетки с нормально закрытыми контактами. Одну или две таблетки встраивают в обмотки статора, соединяют последовательно и выводят на клеммную коробку. Затем при электрическом монтаже двигателя эти контакты напрямую подключают в цепь питания катушки пускателя или контактора. При достижении температуры в обмотках статора равной температуре срабатывания биметаллической пластины, происходит разрыв цепи питания пускателя, и двигатель останавливается. После остывания обмоток, контакты снова замыкаются, и двигатель включается в работу.

Терморезисторы PTC

Терморезисторы PTС (терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления) встраиваться в обмотки электродвигателя заводом изготовителем. Обычно устанавливаются три последовательно соединенных датчика PTC: по одному в каждой обмотке. Цвета проводов датчиков помогают определить температуру срабатывания. Температура срабатывания терморезисторов находится в диапазоне от 90°C до 180°C с шагом 5°. (на рис)

Датчики PTC

 Выводы терморезисторов подключаются к реле контроля температуры, которое отключает цепь питания двигателя при резком увеличении сопротивления. Терморезисторы имеют нелинейную характеристику зависимости сопротивления от температуры. При температуре окружающей среды, сопротивление трех терморезисторов равно примерно 200 Ом; но оно резко увеличится до 3 кОм при достижении температуры отключения реле. Реле контроля температуры обмотки двигателя отключает двигатель от цепи питания при достижении сопротивления 3,3 кОм. После снижения температуры сопротивление терморезисторов уменьшается, и когда сопротивление снижается до 1,8 кОм, реле включает двигатель в работу. Реле контроля температуры TER-7 имеет функцию контроля исправности датчиков, проверка на отсутствие обрыва и короткого замыкания. Функция «memory – память» при срабатывании реле, контакты остаются в разомкнутом состоянии до вмешательства обслуживающего персонала. Возврат в рабочее состояние происходит после нажатия на кнопку  «reset – сброс».

Для надежной защиты электродвигателей в процессе эксплуатации необходимо использовать все три вида защит: внешнюю, внутреннюю и встроенную.

Спасибо.

P.S. Понравился пост? Порекомендуйте его в социальных сетях своим знакомым и друзьям.

Еще похожие посты по данной теме:

Токовая и тепловая и специальная защита электродвигателей от перегрузок | ProElectrika.com

Электродвигатели как переменного, так и постоянного тока нуждаются в защите от короткого замыкания, теплового перегрева и перегрузок, вызванных аварийными ситуациями или  неисправностями в технологическом процессе, силовыми установками которых они являются. Для предупреждения подобных ситуаций промышленностью выпускаются несколько видов устройств, которые как отдельно, так и в комплексе с другими средствами, образуют блок защиты электродвигателя.

Содержание:
Способы защиты
Тепловые реле
Частотные преобразователи
Устройство плавного пуска и СиЭЗ

Способы защиты электродвигателей от перегрузок

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

Отключение двигателя по току тепловым реле

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

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

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

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

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

Использование специальных электронных устройств

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

К ним относятся:

• частотные инверторы,

• устройства плавного пуска,

• бесконтактные устройства.

Использование частотных преобразователей

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

 

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

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

Устройства плавного пуска и СиЭЗ

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

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

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

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

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

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