Бóльшую долю среди электродвигателей, используемых в промышленности, составляют асинхронные электродвигатели. Поэтому обеспечение их надежной защитой является очень важным вопросом, которому уделена данная статья.
Необходимыми условиями надежной и безаварийной работы электродвигателя являются: квалифицированный выбор двигателя, учитывающий все особенности рабочего механизма; отсутствие производственных дефектов; соответствие режима работы и параметров сети номинальным значениям. Однако, даже при соблюдении вышеуказанных условий, имеется высокая доля вероятности выхода электродвигателя из строя, которая может быть вызвана отклонениями в технологических процессах нагрузочного механизма, отклонениями параметров сети от номинальных значений, аварийными режимами в питающей сети. Таким образом, правильный выбор устройств защиты и обеспечение оптимальной настройки их параметров – залог бесперебойной работы двигателя и увеличение его ресурса работы. Кроме того, защита позволяет предотвратить развитие аварии в неисправном электродвигателе, тем самым сократив расходы и время на его ремонт.
Наиболее действенной является защита, выполненная в соответствии с «Правилами устройства электроустановок». Различают несколько основных типов электрозащиты: защита от перегрузок, защита от потери фазы, защита от понижения напряжения, защита от коротких замыканий.
Устройства защиты
Все устройства, обеспечивающие защиту электродвигателя, подразделяются на два типа:
www.szemo.ru
При рассмотрении РЗ синхронных электродвигателей необходимо учитывать их особенности: Пуск большинства синхронных электродвигателей производится при отсутствии возбуждения прямым включением в сеть. Для этой цели на роторе синхронного электродвигателя предусматривается дополнительная короткозамкнутая обмотка, выполняющая во время пуска ту же роль, что и в короткозамкнутом роторе асинхронного электродвигателя. Когда скольжение электродвигателя приближается к нулю, включается возбуждение, и электродвигатель втягивается в синхронизм под влиянием появляющегося при этом синхронного момента.
Во время пуска синхронный электродвигатель потребляет из сети повышенный ток, который по мере уменьшения скольжения затухает, так же как и у асинхронного электродвигателя. Для уменьшения понижения напряжения и пусковых токов мощные синхронные электродвигатели пускаются через реактор, который затем шунтируется. Защиты синхронных электродвигателей, как и РЗ асинхронных электродвигателей, должны быть отстроены от токов, возникающих при их пуске или самозапуске, имеющем место при восстановлении напряжения в сети.
Момент синхронного электродвигателя зависит от напряжения сети Uсети ,
ЭДС электродвигателя Ed и угла сдвига δ междуUсети иEd . Без учёта потерь в статоре и роторе
Mд=UсетиEd sin δ xd , | (5.13) |
где xd – синхронное сопротивление двигателя. |
|
При постоянных значениях Uсети иEd | каждой нагрузке электродвигателя |
соответствует определённое значение угла δ. В случае понижения напряжения в сети, как следует из выражения (5.13), момент Mд уменьшается. Если при этом он окажется меньше момента сопротивленияMС механизма, то устойчивая работа синхронного электродвигателя нарушается, возникают качания и электродвигатель выходит из синхронизма. Нарушение устойчивости возможно
также при перегрузке электродвигателя (увеличение δ) или снижении возбуждения (уменьшение Ed ).
Эффективным средством повышения устойчивости электродвигателя является форсировка возбуждения, увеличивающая его ЭДС. Опыт показывает, что при глубоких понижениях напряжения (до нуля) синхронные электродвигатели, работающие с номинальной нагрузкой, выходят из синхронизма, если перерыв питания превосходит 0,5 с.
При нарушении синхронизма частота вращения электродвигателя уменьшается, и он переходит в асинхронный режим. При этом в пусковой обмотке и цепи ротора появляются токи, создающие дополнительный асинхронный момент, под влиянием которого синхронный электродвигатель может остаться в работе с некоторым скольжением.
Токи, появляющиеся в статоре, роторе и пусковой обмотке электродвигателя при асинхронном режиме, вызывают повышенный нагрев их, поэтому длительная работа синхронных электродвигателей в асинхронном режиме с нагрузкой более 0,4-0,5номинальной недопустима. В связи с этим, появляется необходимость в специальной РЗ от асинхронного режима, которая должна реализовать мероприятия, обеспечивающие ресинхронизацию электродвигателя, или отключить его. Ресинхронизация состоит в том, что с электродвигателя снимается возбуждение (при этом его асинхронный момент повышается и скольжение уменьшается), через некоторое время включается возбуждение, и электродвигатель вновь втягивается в синхронизм. Признаком нарушения синхронизма электродвигателя является появление колебаний тока в статоре и переменного тока в роторе.
Исследования и опыт эксплуатации показывают, что после отключения КЗ или включения резервного источника питания многие синхронные электродвигатели могут самозапускаться, т.е. вновь (сами) втягиваться в синхронизм. Самозапуск синхронных электродвигателей возможен, если после восстановления напряжения под влиянием возросшего асинхронного момента
скольжение электродвигателя настолько уменьшится, что он сможет снова втянуться в синхронизм.
На синхронных электродвигателях устанавливаются следующие РЗ: от междуфазных повреждений в статоре; от замыканий обмотки статора на землю; от перегрузки; от асинхронного хода; от понижения напряжения в сети.
Защита от междуфазных повреждений выполняется мгновенной в виде токовой отсечки или продольной дифференциальной защиты по такой же схеме, как у асинхронных электродвигателей. Отличие заключается в том, что РЗ синхронного электродвигателя одновременно с выключателем отключает АГП. При применении тиристорного возбуждения и отсутствии АГП защита действует на инвертирование возбудителя. Ток срабатывания отсечки отстраивается от пусковых токов и токов самозапуска электродвигателя. Крупные электродвигатели оборудуются продольной дифференциальной РЗ в двухфазном исполнении. Защита от замыканий обмотки статора на землю применяется при токах замыкания на землю более 5–10А. Защита от перегрузки обычно выполняется совмещённой с РЗ от асинхронного хода (см. рис.5.4).
Рис. | 5.4. | Схема | защиты | синхронного | Рис. 5.5. Изменение тока статора | ||
электродвигателя от | асинхронного режима: | синхронного | электродвигателя | при | |||
на электромеханических реле: |
| асинхронном режиме |
| ||||
а – цепи тока;б – цепи постоянного оперативного |
|
|
| ||||
тока |
|
|
|
|
|
|
|
В качестве пускового органа в схеме РЗ от асинхронного режима и перегрузки используется токовое реле КА типаРТ-40.Это реле воздействует при срабатывании на промежуточное релеKL1 контакты которогоKL1.1 в цепи реле времениКТ замыкаются мгновенно, а размыкаются с замедлением. При асинхронном режиме реле времениКТ не успевает возвратиться за время∆t спада тока между циклами качаний (рис. 5.5) и постепенно, за несколько периодов качаний набирает время и срабатывает на отключение. Для надёжной работы РЗ время возвратаtвоз якоря промежуточного релеKL1 должно быть больше времени
∆t (рис. 5.12), в течение которого ток качаний недостаточен для действия реле, т. е.tвоз > ∆t . Выдержка времени РЗ выбирается большей времени затухания пусковых токов электродвигателя. Устройство защиты двигателя. Реле времениКТ имеет две выдержки времени. По истечении первой выдержки времени замыкается контактКТ1, после чего промежуточное релеKL2 подает команды на осуществление ресинхронизации.
В случае, если ресинхронизация не происходит и качания тока продолжаются, замыкаются контакты реле времени КТ2, после чего промежуточное релеKL3, замкнув свои контакты, подает команды на отключение выключателя и АГП.
Для предотвращения срабатывания РЗ при форсировке возбуждения, когда увеличивается ток статора, цепь обмотки реле времени размыкается контактом KL4.1. На синхронных двигателях большой мощности в качестве защиты от асинхронного режима возможно применение реле сопротивления, как на генераторах. Защита минимального напряжения выполняется так же, как на асинхронных электродвигателях.
Уставка по току такой комбинированной защиты выбирается так же как обычная защита от перегрузки: ток срабатывания по формуле (6.28), выдержка времени отстраивается от времени пуска двигателя с учетом времени возврата реле KL1.
tсз=tсам+tвозKL1+t. | (5.14) |
Учитывая возможность затягивания процесса разворота, время запаса (tз )
принимается равным 2–3с. Время возврата релеKL1 должно перекрывать время возврата токового реле в период асинхронного режима:tвоз KL1 > ∆t
Можно принять tвоз KL1 равным0,5–0,7с.
В устройстве MiCOM Р241 имеется защита, предназначенная для выявления асинхронного режима, действующая по величинеcos ϕ. Эта защита способна чётко выявить отключение возбуждения и переход двигателя в асинхронный режим без возбуждения. При асинхронном режиме с возбуждением эта защита может не действоватьиз-заколебаний мощности и периодического возврата измерительного органа. Для того чтобы она действовала и в этом режиме требуется уменьшить выдержку времени защиты таким образом, чтобы при асинхронном режиме она успевала срабатывать в зоне пониженногоcos ϕ. Пока отсутствуют результаты испытаний такой защиты на реальных двигателях. Поэтому, при внедрении такой защиты, необходимо провести испытания и уточнить уставки. Для начала можно принять уставки равными:cos ϕ = 0, 7 ;
t = 0,5с.
Как правило, синхронный двигатель, не допускает подачи несинхронного напряжения в случае, если возбуждение его включено. Поэтому при исчезновении напряжения или его посадке, синхронные двигатели должны отключаться от сети, а после восстановления напряжения могут включаться вновь, если их включение необходимо, и они имеют схему автоматического пуска. Возможен также их перевод в асинхронный режим отключением возбуждения, и подачей возбуждения после появления напряжения.
С целью предотвращения подачи напряжения на возбужденные синхронные двигатели, автоматика, которая подает напряжение на шины, должна выполняться с контролем отсутствия напряжения. Недопустимо, например, выполнение АВР только по признаку отключения питающего ввода. Защита минимального напряжения для синхронного двигателя выбирается как 1-яступень минимального напряжения для асинхронных двигателей.
U <= 0,7Uном.; | (5.15) |
t = 0,5 с. |
|
Примечание. Для обеспечения устойчивой работы двигателя и связанного с ним механизма, необходимо не допускать подключения к секции шин, откуда питаются синхронные двигатели, посторонней нагрузки. Если это невозможно, то посторонние фидера должны иметь отсечку без выдержки времени. В ряде случаев применяется специальная отсечка по напряжению, с уставкой, равной уставке защиты минимального напряжения, без выдержки времени. Уставка по напряжению отсечки и защиты минимального напряжения в этом случае обычно принимается равной 0,6 Uном. .
Для ускорения подачи напряжения, работой АВР или АПВ целесообразно отключать двигатели также автоматикой понижения частоты. После отключения питающего напряжения двигатель быстро тормозится, и частота напряжения, которое синхронный двигатель генерирует на шины, быстро падает. При быстром его отключении, сразу исчезает напряжение подпитки и пускается схема АВР (АПВ). При выборе уставки по частоте, следует иметь в виду другую автоматику, которая установлена в питающей системе – автоматическая частотная разгрузка (АЧР). Поэтому, уставка отключения СД по частоте должна быть отстроена от самой низкой уставки быстродействующей АЧР, которая в настоящее время равна 46,5 Гц и 0,5 с. Если двигатель сам подключен к какой-тоочереди АЧР, в качестве уставки можно принять уставку этой очереди. Если нет, можно принять уставку по частоте равной: 46 Гц и 0,5 с.
studfiles.net
Продолжительная работа механизма на максимуме вызывает перегрев обмоток и порчу изоляции, в результате чего происходит межвитковое замыкание, перерастающее в обширное выгорание полюсов двигателя и дорогостоящий ремонт. Чтобы этого не происходило, в цепь питания устанавливается реле, которое называют тепловым или «теплушкой». По цепи питания данный аппарат контролирует величину тока и при длительном отклонении от номинала установки, размыкает контакты, лишая питания цепь управления, размыкая пусковое устройство. В этой статье мы расскажем, как выбрать тепловое реле для двигателя по мощности и току.
Чтобы правильно выбрать номинал теплового реле нам необходимо узнать его In (рабочий, номинальный ток) и уже опираясь на эти данные можно подобрать правильный диапазон уставки аппарата.
Правилами технической эксплуатации ПУЭ оговорен этот момент и допускается устанавливать до 125% от номинального тока во взрывобезопасных помещениях, и 100%, т.е. не выше номинала двигателя во взрывоопасных.
Как узнать In? Эту величину можно посмотреть в паспорте электродвигателя, табличке на корпусе.
Как видно на табличке (для увеличения нажмите на картинку) указаны два номинала 4.9А/2.8А для 220В и 380В. Согласно нашей схеме включения нужно выбрать ампераж, ориентируясь на напряжение, и по таблице подобрать реле для защиты электродвигателя с нужным диапазоном.
Для примера рассмотрим, как выбрать тепловую защиту для асинхронного двигателя АИР 80 мощностью 1.1 кВт, подключенного к трехфазной сети 380 вольт. В этом случае наш In будет 2.8А, а допустимый максимальный ток «теплушки» 3.5А (125% от In). Согласно каталогу нам подходит РТЛ 1008-2 с регулируемым диапазоном 2.5 до 4 А.
Для этого случая рекомендуем использовать токовые клещи или мультиметр С266, конструкция которого также включает токоизмерительные клещи. С помощью данных приборов нужно определить ток мотора в работе, измерив его на фазах.
В том случае, когда на таблице частично читаются данные, размещаем таблицу с паспортными данными асинхронных двигателей широко распространенных в народном хозяйстве (тип АИР). С помощью нее возможно определить In.
Кстати, недавно мы рассмотрели принцип действия и устройство тепловых реле, с чем настоятельно рекомендуем вам ознакомиться!
В зависимости от токовой нагрузки будет различаться и время срабатывания защиты, при 125% должно быть порядка 20 минут. В диаграмме ниже указана векторная кривая зависимости кратности тока от In и времени срабатывания.
Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:
Надеемся, прочитав нашу статью, вам стало понятно, как выбрать тепловое реле для двигателя по номинальному току, а также мощности самого электродвигателя. Как вы видите, условия выбора аппарата не сложные, т.к. можно без формул и сложных вычислений подобрать подходящий номинал, используя таблицу!
Советуем также прочитать:
samelectrik.ru
Поломка любого вида оборудования влечет к неприятным потерям, но особенно это касается серьезного промышленного оборудования, каким являются, например, асинхронные двигатели. Исправная работа электродвигателей асинхронного типа зависит от многих факторов. Прежде всего, мощность и выбранный режим работы должны соответствовать характеристикам двигателя. Кроме того, очень важно учесть, чтобы использовались подходящие провода, кабеля, оборудование для пуска и регулировки. Но тем не менее при всех верных исходных данных могут возникать форс-мажорные ситуации и аварийные режимы работы. Для нивелирования повреждений, а также своевременного отключения двигателя от сети для предотвращения аварии, используется защита асинхронного двигателя.
К сожалению, вероятность появления аварий никак не зависит от того, насколько грамотно и правильно спроектирована наша сеть. Но их последствия можно свести к минимуму.
Наиболее типичные и часто встречающиеся аварийные режимы – это короткие замыкания и тепловая перегрузка, возникающая в двигателе.
Места возникновения короткого замыкания могут быть различны – это могут быть обмотки, выводная коробка двигателя, провода и кабели как части внешней силовой цепи, они могут затрагивать нулевой провод или цепь управления, а также распространены замыкания, возникающие в витках обмотки.
Если обратиться к классификации, то почти все аварийные режимы можно разделить на две больших группы – короткие замыкания и тепловые перегрузки.
При этом замыкания могут быть однофазными и многофазными (три и две фазы). Места возникновения этих аварии подразделяются на несколько видов, это могут быть обмотки двигателя, его выводная коробка, внешняя силовая цепь, к которой, в свою очередь, относятся кабели, провода, контакты. Кроме того, короткое замыкание может возникать в результате замыкания на корпус или ноль фазы. Еще отметим замыкание, которое возникает в цепях управления, а также между витками обмотки (такие называются витковыми).
Стоит сказать, что именно замыкание относится к наиболее вредоносным и представляющим опасность поломкам. Это связано с тем, что в этом случае значения токов могут быть очень высокими, во много раз превосходящими нормальные. В результате их теплового и динамического действия может повредиться электроустановка в целом.
Возникновение тепловых перегрузок связано с прохождениям по обмотке тока повышенного значения. Возникает в результате технологических причин, при запуске двигателя в сложных условиях, в тот момент, когда напряжение в сети долгое время понижено. Также условия для тепловой перегрузки могут возникнуть, когда выпадает фаза внешней цепи или обрывается провод в обмотках. Иногда причиной этого аварийного режима становится отсутствие надлежащих условия для охлаждения электродвигателя.
В результате воздействия тепловых нагрузок ускоряется процесс старения и выхода из строя изоляции, что, в свою очередь, может спровоцировать короткое замыкание.
Как видно из предыдущего описания, да в общем и так понятно, аварийные режимы – это опасно для двигателя. Именно поэтому следует пользоваться превентивными средствами защиты, которые, в случае чего, помогут свести последствия поломки к минимуму.
Основной и самый часто использующийся способ защиты – это электрическая защиты. Она делится на несколько видов по виду поломок и внештатных рабочих режимов.
Есть еще ряд специальных защит, например, от повышения напряжения или от увеличивающейся скорости, с которой вращается привод.
Для реализации электрической защиты применяются разнообразные приборы, о которых мы кратко упоминали при описании каждого вида защиты. Каждый из них может быть направлен только на один вид защиты (например, плавкий предохранитель вообще может быть применен только один раз) или же может выполнять несколько видов одновременно (к этой категории относятся автоматические выключатели, различные виды реле).
Выбор конкретного способа защиты зависит от совокупности факторов. Следует учитывать мощность и условия работы двигателя, есть ли постоянный обслуживающий его персонал. Кроме того, очень информативен может быть анализ частоты аварий в месте установки двигателя (например, по цеху).
При монтаже защиты очень важно, чтобы она отличалась простотой в эксплуатации и высокой степенью надежности. Защиты от коротких замыканий монтируется для любого вида двигателя вне зависимости от других факторов. Защита тщательно регулируется, ведь от этого зависит ее скорость срабатывания и эффективность в целом. Советуем вам уделить этому аспекту самое пристальное внимание, если вы хотите, чтобы двигатель работал долго и исправно.
jelektro.ru
|
 |
Перейти на страницу схемы подключения звезда - треугольник электродвигателя.
|
Пожалуйста, поделитесь этим материалом с другими | ||||||||||||||||||||||
www.110volt.ru
Дата: 27 сентября, 2011 | Рубрика: СтатьиМетки: Аппараты защиты двигателя, Трехфазный асинхронный двигатель
Этот материал подготовлен специалистами компании "ЭлектроАС". Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!
Многие полагают, что трехфазные асинхронные двигатели (АД) используются только на электрических станциях и крупных промышленных предприятиях. На самом деле асинхронные двигатели являются просто незаменимыми для домашнего мастера, поскольку не каждый может себе позволить приобрести точильный или сверлильный станок, из-за их приличной цены, а вот купить асинхронный двигатель и сделать на его основе нужный станок по карману абсолютно всем. Кроме этого с помощью асинхронного двигателя вы сможете сделать и множество других, полезных в хозяйстве вещей: привод для самодельной бетономешалки, привод для гаражных ворот, циркулярных пил, вентиляторов, насосов.
Если в вашем хозяйстве имеется асинхронный двигатель, вы должны знать, что для обеспечения его надежной работы и продления срока службы все асинхронные двигатели должны быть надежно защищены при помощи соответствующих устройств защиты. Также для обеспечения долговременной безотказной работы двигателя можно использовать преобразователи частоты. Преобразователи частоты E3-8100 компактны и многофункциональны способствуют увеличению производительности, снижению энергопотребления, повышению качества продукта, увеличению ресурса оборудования. Любая авария: короткое замыкание, перегрузка двигателя по току, обрыв кабеля и т.п., требуют немедленной остановки асинхронного двигателя, поскольку эти аварии способны вывести его из строя, поставив под угрозу ваше здоровье и жизнь. Давайте разберемся, как и при помощи каких устройств должна быть выполнена защита асинхронного двигателя.
В соответствии с ПУЭ все асинхронные электродвигатели переменного тока должны иметь следующие защиты: защиту от токов короткого замыкания, защиту от перегрузки и защиту минимального напряжения. Остановимся более подробно на каждом виде защит.
Наиболее опасным видом неисправности для асинхронного двигателя является короткое замыкание, поскольку оно сопровождается высокими токами, которые приводят к перегреву и сгоранию обмоток статора. Для защиты АД от токов короткого замыкания чаще всего используются автоматические выключатели. При выборе данных устройств защиты следует учитывать: с одной стороны автомат должен обеспечивать надежное отключение короткого замыкания на зажимах асинхронного двигателя, с другой стороны – не отключать АД при его пуске. С этой целью для АД следует выбирать устройства защиты, имеющие номинальный ток в 2,5 раза больше пускового тока электродвигателя.
Основной причиной тепловой перегрузки АД является пропадание одной из питающих фаз. Это приводит к аварийному режиму работы и значительному возрастанию тока в статорных обмотках двух других работающих фаз. При этом ток превышает номинальный в 2 раза. Тепловая перегрузка приводит к сильному нагреву изоляции обмоток статора и ее разрушению, что в свою очередь вызывает замыкание обмоток и выход двигателя из строя. Защита от перегрузки АД обычно выполняется при помощи теплового реле и всегда имеет выдержку времени. Данная защита действует на отключение двигателя, а также на сигнал или, если это возможно, на его разгрузку.
Постоянные скачки напряжения уже стали обычным явлением для нас. При этом при пиковой нагрузке из-за омического сопротивления происходит значительное понижение напряжения (до 10%). Такой режим является крайне опасным для асинхронного двигателя. Многолетний эксплуатационный опыт показывает, что при подаче на АД, работающего при полной загрузке, напряжения ниже номинального на 10%, ток, потребляемый двигателем, возрастает практически на 5%, что приводит к повышению температуры обмоток статора на 20%. Такое повышение температуры приводит к разрушению и старению изоляции, а, следовательно, значительно уменьшает срок службы двигателя. Кроме этого понижение напряжения может по времени совпасть, к примеру: со сдвигом фаз, в результате чего зачастую возникает короткое замыкание в обмотках статора.
Защита минимального напряжения отключает электродвигатель при падении напряжения в сети ниже заданных пределов и включает после нормализации напряжения в сети. Чаще всего защита минимально напряжения выполняется в виде реле напряжения. Но, если в сети постоянно происходят скачки напряжения, то лучше всего для защиты двигателя использовать стабилизатор напряжения.
Теперь, когда вы знаете, как и от чего следует защищать асинхронный двигатель, давайте заглянем на рынок электротехники и посмотрим, что нам предлагают производители устройств защиты. Конечно, в рамках одной статьи, нам вряд ли удастся рассмотреть все существующие предложения, поэтому остановимся на тех, которые уже зарекомендовали себя в процессе эксплуатации: на автоматических выключателях защиты асинхронных двигателей компании АВВ и Legrand.
На сегодняшний момент компания АВВ предлагает автоматические выключатели серии MS, которые являются универсальными устройствами и хорошо зарекомендовали себя при защите асинхронных двигателей небольшой мощности. Благодаря наличию в конструкции выключателя электромагнитного и регулируемого теплового расцепителя, они обеспечивают надежную защиту от коротких замыканий и тепловой перегрузки. Кроме этого выключатели серии MS косвенно защищают двигатели от обрыва фазы. Основными достоинствами данных выключателей являются компактное исполнение и широкий диапазон уставок.
Компанией Legrand на данный момент выпускаются модульные автоматические выключатели серии LR, предназначенные для защиты электрических цепей частного сектора от короткого замыкания и перегрузок. Основные достоинства данных автоматических выключателей высокая отключающая способность 6 kА и доступная цена.
elektroas.ru
Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) на двигателях напряжением выше 1000В должны устанавливаться следующие устройства релейной защиты:
Для синхронных двигателей дополнительно требуется защита от асинхронного режима. Применяемые для этой цели виды релейной защиты зависят от мощности электродвигателей:
В качестве защиты от междуфазных КЗ при мощности двигателей до 5000 кВт применяется токовая отсечка, она может применяться и для двигателей большей мощности, не имеющих фазных выводов со стороны нейтрали двигателя. При двигателях большей мощности, а также, если токовая отсечка для двигателей меньшей мощности не удовлетворяет требованиям чувствительности, применяется дифференциальная защита при условии, что эти двигатели имеют выводы со стороны нейтрали.
В качестве защиты от замыканий на землю при токах замыкания более 5 А для двигателей более 2000 кВт и 10А для двигателей меньшей мощности применяется токовая защита нулевой последовательности, действующая на отключение. На линиях, питающих двигатели передвижных механизмов, защита от замыканий на землю, по соображениям электробезопасности, должна действовать на отключение независимо от величины тока замыкания на землю. На блоках трансформатор-двигатель защита от замыканий на землю действует на сигнал.
Для защиты от двойных замыканий на землю применяется токовая защита нулевой последовательности, действующая на отключение. Она применяется в тех случаях, когда зашита от замыканий на землю имеет выдержку времени. Ее применение обязательно, если защита от междуфазных КЗ выполняется в двухфазном варианте.
Защита от перегрузки требуется для двигателей, подверженных перегрузке по технологическим причинам, или с особо тяжелыми условиями пуска. Защиту от перегрузки можно выполнять с зависимой или независимой выдержкой времени. Она может действовать на разгрузку механизма по технологическим цепям или на сигнал - первая ступень и на отключение - вторая. Выдержка времени защиты от перегрузки при токе, равном пусковому току двигателя, выполняется большей времени его пуска. При таком выполнении защиты двигателя имеется значительный тепловой запас. Это дает возможность выполнить действие такой защиты от перегрузки на разгрузку механизма.
Согласно ПУЭ на двигателях мощностью менее 5000 кВт можно иметь токовую отсечку, токовую защиту от замыканий на землю, защиту от перегрузки. Существуют специальные защиты от перегрузки с зависимой от величины характеристикой, совпадающей с тепловой характеристикой.
Защита от асинхронного режима для синхронных двигателей может действовать по току перегрузки с независимой выдержкой времени. Для двигателей с ОКЗ более 1,0 может быть применена защита с зависимой характеристикой. Режим асинхронного хода сопровождается перегрузкой двигателя, и на него реагируют защиты от перегрузки. Простые токовые защиты могут срабатывать и возвращаться при колебаниях тока. Поэтому защиты от перегрузки в асинхронном режиме должны накапливать выдержку времени. Можно использовать две ступени защиты от перегрузки: ступень с меньшей выдержкой времени действует на ресинхронизацию, а с большей – на отключение.
Специальные защиты от потери возбуждения имеются в устройствах возбуждения крупных двигателей. Эти устройства целесообразно использовать для автоматической ресинхронизации. Для облегчения условий самозапуска, а также для предотвращения подачи несинхронного напряжения на возбужденные синхронные двигатели или заторможенные механизмы двигатели должны быть оборудованы защитой минимального напряжения. Эта защита может быть либо индивидуальной, либо групповой. В ряде случаев для ускорения подачи напряжения на шины или предотвращения подачи напряжения на двигатели автоматикой внешней сети синхронные двигатели могут быть дополнительно оборудованы зашитой по понижению частоты, так как они способны длительно поддерживать напряжение в сети.
Кроме перечисленных, обязательных функций защиты, специальные защиты для двигателей имеют дополнительные функции, использование которых улучшает условия эксплуатации двигателя. К ним относятся:
Специальные устройства защиты двигателей могут работать не только с током и напряжением, но и с датчиками температуры.
У двигателей большой мощности существуют также технологические защиты, которые могут действовать на отключение двигателей; повышение температуры двигателя, его подшипников, прекращение смазки подшипников, циркуляция воздуха в системе охлаждения. Необходимость этих защит и предъявляемые к ним требования излагаются в заводской документации.
Защиты от многофазных замыканий в обмотке статора должны срабатывать по возможности с минимальным временем. Для этой цели используется максимальная токовая защита с зависимой или независимой выдержкой времени. При этом для быстрого отключения при сверхтоках короткого замыкания используется токовая отсечка, отстраиваемая от максимального значения пускового тока в момент включения двигателя. Остальной диапазон возможных токов коротких замыканий перекрывается ступенями МТЗ с независимой (зависимой) выдержкой времени.
Функция динамического переключения параметров (уставок) защиты обеспечивает ее загрубление на определенное время (при включении электродвигателя после предшествующей паузы) и тем самым позволяет повысить чувствительность к коротким замыканиям. При этом генерируется сигнал наличия предшествующей паузы в подаче напряжения, и переключаются уставки МТЗ, чем обеспечивается блокировка защиты во время последующего пуска двигателя.
Дифференциальная защита применяется ка двигателях сравнительно большой мощности, а также в случаях, когда МТЗ к токовая отсечка не обеспечивают необходимую чувствительность к внутренним междуфазным коротким замыканиям, ввиду необходимости отстройки от пусковых токов.
Защиты от замыканий на землю в обмотке статора зависят от вида заземления нейтрали сети. В сетях с большим током КЗ на землю (сеть с глухозаземленной нейтралью) применяется токовая защита, реагирующая на ток нулевой последовательности (3I0). Так как ёмкость обмотки намного меньше ёмкости сети, можно использовать ненаправленные токовые защиты нулевой последовательности. В особых случаях, при соизмерительности ёмкости двигателя и электрической сети необходимо использование направленной токовой земляной защиты.
Ток обратной последовательности (I2) в обмотке статора возникает при несимметричном питании, при обрыве фазы обмотки статора, при несимметричном коротком замыкании. Как электрическая машина с вращающимся ротором, двигатель имеет значительно меньшее сопротивление для составляющих токов обратной последовательности. Поэтому составляющая тока обратной последовательности, возникающая в обмотке ротора и имеющая более высокую частоту ввиду обратного направления вращения относительно поля статора, приводит к увеличению тепловых потерь и разогреву двигателя. Принцип выполнения защиты основан на измерении симметричных составляющих рабочего тока.
Устойчивость работы двигателя зависит от значения и длительности снижения напряжения. Для этой цели используются защиты с контролем глубины снижения напряжения, которые могут иметь ступени по напряжению как с независимой выдержкой времени, так и с выдержкой времени, зависящей от глубины снижения напряжения. Данная защита должна автоматически выводиться из действия при отключении двигателя или при неисправности цепей напряжения.
Защита от тепловой перегрузки может быть выполнена на основе использования МТЗ с зависящей от тока выдержкой времени или на основе дифференциального уравнения нагрева двигателя.
Традиционный способ выполнения защиты двигателя от потери синхронизма – фиксация периодических колебаний тока статора. Другим критерием может являться потребление синхронным двигателем в асинхронном режиме сравнительно большого тока с низким коэффициентом мощности (cosφ)
www.teh-lib.ru
