| |||||
УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Токозависимые защитные устройства имеют разный принцип действия и несут в себе различные функции, направленные на защиту электродвигателя.
Предохранители
Предохранители предназначены для защиты электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий. Конструктивно они состоят из корпуса из электроизоляционного материала и плавкой вставки, выбираемой из такого расчета, чтобы она плавилась прежде, чем температура двигателя достигнет опасных пределов в результате протекания токов перегруза или короткого замыкания. Включаются предохранители последовательно защищаемой сети. Предохранители способны защитить асинхронные электродвигатели, (далее по тексту АД), только от токов короткого замыкания в 10-100 раз превышающие номинальные токи. Токи же перегруза или другие токовые аварии, они будут воспринимать как пусковые токи, не реагируя на них. В лучшем случае, они способны отключить электродвигатель только через несколько минут, что может привести к перегреву обмоток и к аварии АД. Поэтому, для защиты электродвигателей от короткого замыкания в нем самом или в подводящем кабеле, используют предохранители с плавкой вставкой типа аМ с более пологой токо-временной характеристикой. Они способны выдерживать, не расплавляясь, токи в 5-10 раз превышающие номинальные в течение 10 с, что вполне достаточно для запуска двигателя. Для защиты от перегрузки необходимо использовать другие устройства. Предохранители абсолютно не способны защищать от аварий, связанных с авариями сетевого напряжения, от аварий, связанных с нарушением режимов работы АД или тепловым перегрузом, а также от режима холостого хода двигателя. В то же время, при однофазном коротком замыкании, а иногда при сильном перекосе фаз они, как правило, отключают только одну фазу, что приводит к аварийному режиму работы на двух фазах.
Автоматические выключатели (автоматы)
Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для включения и отключения асинхронных электродвигателей и других приемников электроэнергии, а также для защиты их от токов перегрузки и короткого замыкания. Автоматы совмещают в себе функцию рубильника, предохранителя и теплового реле. Обеспечивают одновременное отключение всех трех фаз в случае возникновения аварийных ситуаций. В рабочем режиме включение и отключение производится вручную; в аварийном режиме он отключается автоматически электромагнитным или тепловым расцепителем. Важной составной частью автомата является расцепитель, который контролирует заданный параметр защищаемой сети и воздействует на расцепляющее устройство, отключающее автомат. Наибольшее распространение получили расцепители следующих типов:
- электромагнитные, для защиты от токов короткого замыкания;
- тепловые для защиты от перегрузок;
- комбинированные.
Электромагнитный расцепитель состоит из катушки с подвижным сердечником и возвратной пружины. При протекании по катушке тока короткого замыкания сердечник мгновенно втягивается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления.
Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, соединенную последовательно с контактом. При нагревании ее током перегрузки она изгибается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления с обратно-зависимой выдержкой времени.
Выбор автоматических выключателей производится по номинальному току, характеристике срабатывания, отключающей способности, условиям монтажа и эксплуатации. Правильный выбор характеристики автоматического выключателя является залогом его своевременного срабатывания.
В соответствии со стандартами IEC 898 (стандарт международной электротехнической комиссии) и EN 60898 (европейская норма) по характеристикам срабатывания выключатели бывают трех типов: B, C, D.
Тип B - величина тока срабатывания магнитного расцепителя равна Iв= KIн, при K=3–6 (K=I/Iн – кратность тока к номинальному значению). Бытовое применение, где ток нагрузки невысокий и ток к. з. может попасть в зону работы теплового, а не электромагнитного расцепителя.
Тип C - величина тока срабатывания магнитного расцепителя Iс= KIн, при K=5–10. Бытовое и промышленное применение: для двигателей с временем пуска до 1 сек, нагрузки с малыми индуктивными токами (холодильных машин и кондиционеров).
Тип D - величина тока срабатывания магнитного расцепителя Id = KIн более 10Iн. Применение для мощных двигателей с затяжным временем пуска.
Для выбора автоматического выключателя по отключающей способности необходимо выполнить расчет ожидаемого тока короткого замыкания. Как показывает практика, для большинства типа сетей его значение не превышает 4,5 кА. Для обеспечения контроля за другими видами аварий автоматические выключатели снабжают целым рядом дополнительных устройств. Расцепитель минимального напряжения отключает автомат при недопустимом снижении напряжения, ниже 0,7Uн, расцепитель нулевого напряжения срабатывает при напряжении в сети менее 0,35Uн, где Uн – номинальное напряжение в сети. Независимый расцепитель предназначен для дистанционного отключения автоматического выключателя, электромагнитный привод для дистанционного оперирования выключателем. Расцепитель токов утечки на землю обеспечивает непрерывный контроль за состоянием изоляции установки, защиту от опасности возгорания или взрыва.
Тепловые реле (расцепители)
Тепловые реле применяются для защиты электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности, а также от обрыва одной из фаз. Конструктивно представляют собой набор биметаллических расцепителей (по одному на каждую фазу), по которым протекает ток электродвигателя, оказывающий тепловое действие. Под действием тепла происходит изгиб биметаллической пластины, приводящий в действие механизм расцепления. При этом происходит изменение состояния вспомогательных контактов, которые используются в цепях управления и сигнализации. Реле снабжаются биметаллическим температурным компенсатором с обратным прогибом по отношению к биметаллическим пластинам для компенсации зависимости от температуры окружающей среды, обладают возможностью ручного или автоматического взвода (возврата). Реле имеет шкалу, калиброванную в амперах. В соответствии с международными стандартами шкала должна соответствовать значению номинального тока двигателя, а не тока срабатывания. Ток несрабатывания реле составляет 1,05 I ном. При перегрузке электродвигателя на 20% (1,2 I ном), произойдет его срабатывание в соответствии с токовременной характеристикой.
Реле, в зависимости от конструкции, могут монтироваться непосредственно на магнитные пускатели, в корпуса пускателей или на щиты. Правильно подобранные тепловые реле защищают двигатель не только от перегрузки, но и от заклинивания ротора, перекоса фаз и от затянутого пуска.
Недостатком тепловых реле является то, что трудно подобрать реле из имеющихся в наличии так, чтобы ток теплового элемента соответствовал току электродвигателя. Кроме того, сами реле требуют защиты от короткого замыкания, поэтому в схемах должны быть предусмотрены предохранители или автоматы. Тепловые реле не способны защитить двигатель от перегрева двигателя в режиме холостого хода или недогруза. Поскольку тепловые процессы, происходящие в биметалле, носят достаточно инерционный характер, реле плохо защищает от перегруза, связанного с быстропеременной нагрузкой на валу электродвигателя. Если нагрев обмоток обусловлен неисправностью вентилятора (погнуты лопасти или проскальзывание на валу), загрязнением оребренной поверхности двигателя, тепловое реле тоже окажется бессильным, т. к. потребляемый ток не возрастает или возрастает незначительно. В таких случаях, только встроенная тепловая защита способна обнаружить опасное повышение температуры и вовремя отключить двигатель.
Таблица выбора теплового реле типа РТЛ (для пускателей типа ПМЛ)
| Таблица выбора теплового реле | |||
|---|---|---|---|
| Номинальный ток пускателя, А | Тип реле | Диапазон регулирования тока несрабатывания, А | Мощность эл.двигателя кВт, 380В |
|
10 |
РТЛ-1007 РТЛ-1008 РТЛ-1010 РТЛ-1012 РТЛ-1014 |
1,5 … 2,6 2,4 … 4 3, 8,0 … 6,0 5,5 … 8,0 7,0 … 10,0 |
0,75 1,5 2,2 3 4 |
|
25 |
РТЛ-1016 РТЛ-1021 РТЛ-1022 |
9,5 … 14 13 … 19 18 … 25 |
5,5 7,5 11 |
|
40 |
РТЛ-2053 РТЛ-2055 |
23 … 32 30 … 41 |
15 18,5 |
|
63 |
РТЛ-2057 РТЛ-2059 РТЛ-2061 |
38 … 52 47 … 64 54 … 74 |
22 25 30 |
Нереверсивная схема подключения двигателя через магнитный пускатель с катушкой 380В
Схема состоит:
из QF - автоматического выключателя; KM1 - магнитного пускателя; P - теплового реле; M - асинхронного двигателя; ПР - предохранителя; кнопки управления (С-стоп, Пуск).
Рассмотрим работу схемы в динамике. Включаем питание QF - автоматическим выключателем, нажимаем кнопку «Пуск», которая своим нормально разомкнутым контактом подает напряжение на катушку КМ1 - магнитного пускателя. КМ1 – магнитный пускатель срабатывает и своими нормально разомкнутыми, силовыми контактами подает напряжение на двигатель. Для того чтобы не удерживать кнопку «Пуск», чтобы двигатель работал, нужно ее зашунтировать, нормально разомкнутым блок контактом КМ1 – магнитного пускателя. При срабатывании пускателя блок контакт замыкается и можно отпустить кнопку «Пуск», ток побежит через блок контакт на КМ1- катушку.
Отключаем двигатель, нажимаем кнопу «С – стоп», нормально замкнутый контакт размыкается и прекращается подача напряжение к КМ1–катушке, сердечник пускателя под действием пружин возвращается в исходное положение, соответственно контакты возвращаются в нормальное состояние, отключая двигатель. При срабатывании теплового реле - «Р», размыкается нормально замкнутый контакт «Р», отключение происходит аналогично.
