0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Онлайн помощник домашнего мастера

  • Электродвигатели

Наверно все знают, что различные устройства работают на основе электрических двигателей. Но для чего нужна защита электродвигателей осознает лишь малая часть пользователей. Оказывается они могут сломаться в результате различных непредвиденных ситуаций.

Чтобы избежать проблем с высокими затратами на ремонт, неприятных простоев и дополнительных материальных потерь используются качественные защитные устройства. Далее разберемся в их устройстве и возможностях.

Краткое содержимое статьи:

Защита трехфазных электродвигателей

Введение

Защита электродвигателя (ЭД) — это предотвращение его выхода из строя при воздействии неблагоприятных эксплуатационных факторов.

Указанная задача решается путем заблаговременного отключения ЭД при возникновении опасных режимов работы. Это во многих случаях позволяет сохранить как сам ЭД, так и не допустить повреждения приводимых им механизмов при возникновении каких-либо неисправностей в работе.

Отключение ЭД обеспечивается применением совместно с ним различных защитных устройств которые мы и рассмотрим в данной статье.

Типовые неисправности электродвигателей и причины их возникновения

Во время эксплуатации ЭД могут возникать различные аварийные режимы работы, которые могут быть вызваны как неисправностью самого двигателя так и неисправностями в его пускорегулирующей аппаратуре или в приводимых им в движение механизмов.

Статья в тему:  Насадка на кран для экономии воды: что это, как работает и где купить?

В свою очередь аварийный режим работы может привести к повреждению и выходу из строя не только самого ЭД но и другого взаимосвязанного с ним оборудования, поэтому очень важно заранее предусмотреть возможность сбоя и его причины и подобрать соответствующую защиту.

Основной причиной выхода из строя ЭД является перегрев обмоток, который приводит к разрушению их изоляционного слоя и как следствие к повреждению самих обмоток:

Рис. 1 – Статор ЭД с поврежденными в результате перегрева обмотками

Возможны следующие причины перегрева:

  • ненормальный режим работы;
  • нарушение питания;
  • внутренние повреждения ЭД.

Ненормальный режим работы:

  1. Перегрузка – если потребляемая мощность больше номинальной (в случае чрезмерной механической нагрузки на валу двигателя), то в ЭД возникает ток перегрузки, и увеличиваются потери, что приводит к повышению температуры.
  2. Затянутый и частый пуск вызывает значительный ток перегрузки (который при нормальных условиях допустим только в течение короткого промежутка времени) приводящий к недопустимому нагреву.
  3. Блокировка (заклинивание) – резкая остановка вращения, приводящая к потреблению ЭД пускового тока и отсутствию вентиляции, что вызывает быстрый перегрев ЭД.

Нарушение питания:

  1. Прекращение подачи питания приводит к тому, что ЭД работает в режиме генератора, поскольку инерция нагрузки привода велика.
  2. Снижение напряжения приводит к уменьшению вращающего момента и скорости: замедление ЭД вызывает увеличение тока и потерь. Таким образом, происходит перегрев ЭД.
  3. Повышение напряжения увеличивает намагничивающий ток ЭД, что ведет к перегреву магнитопровода статора, который в свою очередь перегревает обмотки статора.
  4. Изменение частоты
  5. Несбалансированность системы трехфазного питания:
  • источник энергии не производит симметричное трехфазное напряжение;
  • другие потребители представляют собой несимметричную нагрузку, и возникает несбалансированное питание сети;
  • обрыв фазы (неполнофазный режим), в результате чего ЭД получает питание по двум фазам.
Статья в тему:  Соединение водогазопроводных труб

Внутренние повреждения ЭД:

  1. Межфазное короткое замыкание
  2. Замыкание на корпус статора
  3. Замыкание на корпус ротора (для ЭД с фазным ротором)

Нарушение изоляции обмоток может быть причиной короткого замыкания между ее витками, когда возникает ток, создающий перегрев в месте повреждения.

d. Перегрев подшипников вследствие их износа или недостатка смазки.

Основные виды защит электродвигателей

Защита электродвигателя имеет несколько уровней (см. рис. 2):

Рис. 2 – Пример реализации защиты электродвигателя

В зависимости от режима работы и условий эксплуатации, применяются, в различном сочетании, следующие виды защит ЭД:

  • внешняя защита от короткого замыкания выполняется плавкими предохранителями (см. рис. 3), автоматическими выключателями, автоматами защиты двигателей (см. рис. 4), токовыми реле (см. рис. 5);
  • внешняя защита от перегрузок выполняется плавкими предохранителями, автоматическими выключателями, автоматами защиты двигателей, так же применяются токовые и тепловые реле (см. рис. 6);
  • внешняя защита от нарушения питания выполняется реле контроля напряжения (см. рис. 7, а), реле контроля фаз (см. рис. 7, б);
  • контроль изоляции обмоток выполняется реле контроля изоляции (см. рис. 8);
  • встроенная защита двигателя выполняется тепловыми автоматическими выключателями (термостатами) (см. рис. 9), термисторными реле (см. рис. 10).

Рассмотрим основные устройства защиты электродвигателей:

Плавкий предохранитель

Плавкий предохранитель является простейшим устройством, выполняющим как защиту от короткого замыкания, так и защиту от перегрузки.

Плавкие предохранители быстрого срабатывания обеспечивают отличную защиту от короткого замыкания. Однако кратковременные перегрузки, такие как пусковой ток электродвигателя, могут вызвать срабатывание плавких предохранителей такого вида. Поэтому быстродействующие плавкие предохранители лучше всего использовать в сетях, которые не подвержены действию значительных переходных токов.

Статья в тему:  Централизованные системы горячего водоснабжения

Плавкие предохранители с задержкой срабатывания обеспечивают защиту и от перегрузки, и от короткого замыкания. Как правило, они допускают многократное увеличение номинального тока на короткое время. Обычно этого достаточно, чтобы электродвигатель был запущен и плавкий предохранитель не сработал.

Рис. 3 – Плавкие предохранители

Достоинства:

  • плавкие предохранители позволяют осуществить наиболее простую и дешевую защиту;
  • плавкие предохранители не требуют проведения наладочных работ.

Недостатки:

  • меньшая чувствительность к перегрузкам и удаленным коротким замыканиям по сравнению с иными устройствами защиты;
  • возможность возникновения неполнофазного режима, например, при самопроизвольном срабатывании предохранителя одной из фаз из-за старения плавкой вставки;
  • невозможность автоматического повторного включения;
  • длительное время замены и невозможность телемеханизировать эту операцию.

Автомат защиты двигателя

Автомат защиты двигателя является устройством токовой защиты электродвигателя, обладающий расцепителем перегрузки и расцепителем короткого замыкания. Его устройство аналогично устройству обычного автоматического выключателя, однако в отличие от последнего, он имеет регулировку расцепителя перегрузки.

Рис. 4 – Автомат защиты двигателя

Достоинства:

  • совмещает функции коммутации и защиты;
  • совмещает функции защиты от короткого замыкания и перегрузки;
  • регулировка расцепителя перегрузки;
  • защита электродвигателя без использования дополнительных устройств;
  • чувствительность к обрыву фазы;
  • возможность применения вспомогательных и сигнальных контактов;
  • возможность применения вспомогательных расцепителей.

Недостатки:

  • недостаточная скорость срабатывания расцепителя перегрузки при резком повышении тока вследствие других аварийных режимов работы.

Токовое реле

Призвано следить за величиной тока на определенном участке сети. В случае превышения установленного значения токовое реле переключается, подавая сигнал на исполнительный механизм, который обесточит участок схемы или включит сигнализацию.

Статья в тему:  Смеситель Omoikiri Nagano ONA-CR-35: особенности, характеристики

Рис. 5 – Токовое реле

Токовые реле подразделяются на первичные и вторичные.

Первичное токовое реле подключается в цепь защиты ЭД непосредственно своими выводами.

Вторичное реле подключается через трансформатор тока, устанавливаемый непосредственно на шину питания или жилу питающего кабеля ЭД.

Реле тока обладает преимуществом перед автоматическим выключателем и предохранителем за счет быстродействия.

Тепловое реле

Тепловое реле – это устройство защиты электродвигателя от перегрузок, исполнительным элементом которого является расцепитель перегрузки, аналогичный расцепителю перегрузки автоматического выключателя, т.е. имеющий в своей основе биметаллическую пластину. Обычно входит в состав магнитного пускателя и устанавливается между контактором и двигателем.

Рис. 6 – Тепловое реле

Тепловое реле является простым, надежным и недорогим устройством токовой защиты электродвигателя.

К его недостаткам можно отнести недостаточную скорость срабатывания при резком повышении тока вследствие других аварийных режимов работы.

Реле контроля напряжения, реле контроля фаз

Если параметры питающего напряжения ЭД в пределах нормы, то контакты реле замкнуты, и на катушку контактора ЭД подается управляющее напряжение. В случае аварийной ситуации контакты реле размыкаются, отключая контактор.

Рис. 7 – Реле контроля: а) напряжения; б) фаз

Реле защищают ЭД от следующих отклонений параметров питающего напряжения:

  • отсутствия напряжения хотя бы в одной из фаз;
  • снижения напряжения меньше установленной величины;
  • повышения напряжения больше установленной величины;
  • асимметрии напряжения;
  • нарушения порядка чередования фаз;
  • слипания фаз.
Статья в тему:  Шланг для душа: устройство, основные виды и ремонт изделия

Реле контроля напряжения и фаз обеспечивают эффективную защиту от аварийных режимов, вызванных нарушением питания. В то время как устройства токовой защиты могут не среагировать на повышение тока в результате отклонения параметров питающего напряжения.

Реле контроля изоляции

Реле контролирует предпусковое состояние сопротивления изоляции ЭД по определённым нормативным параметрам, заданным при помощи регулируемого потенциометра. Если параметры изоляции в норме, контакты реле контроля изоляции замкнуты, включение ЭД разрешено. При нарушении сопротивления изоляции ниже контролируемого значения, контакты реле размыкаются, включение ЭД не производится.

Рис. 8 – Реле контроля изоляции

Достоинством реле контроля изоляции является предотвращение возникновения межвитковых коротких замыканий, которые в дальнейшем могут привести к серьезным аварийным ситуациям. Тогда как устройства токовой защиты сработают только при уже возникшем межвитковом коротком замыкании.

Термостат, термисторное реле

Термостат и термисторное реле относятся к устройствам встроенной защиты ЭД. Для этой цели термостат и датчик термисторного реле (термистор) встраиваются в статор ЭД.

Для чего нужна встроенная защита ЭД, если ЭД уже оснащён внешними устройствами токовой защиты? В некоторых случаях устройства токовой защиты не регистрирует перегрузку ЭД.

В термостатах используется биметаллический автоматический выключатель мгновенного действия для размыкания и замыкания цепи управления ЭД при достижении статором определённой температуры.

Рис. 9 – Термостат

Термисторное реле. При нормальной температуре статора контакты реле замкнуты, питание ЭД включено. С ростом температуры статора растет и сопротивление цепи термисторов. При достижении сопротивления определенной величины контакты реле размыкаются, питание ЭД отключается.

Статья в тему:  Соединение полипропиленовых труб

Рис. 10 – Термисторное реле с термистором

Преимущество устройств встроенной защиты перед внешними устройствами токовой защиты в том, что встроенная защита эффективнее защищает ЭД от перегрева, т.к. непосредственно контролирует температуру обмоток, в то время как другие устройства защиты от перегрева контролируют протекающий в них ток.

В заключение отметим, что в данный момент существуют многофункциональные устройства защиты ЭД, совмещающие функции описанных выше устройств, например УБЗ-302:

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Схемы автоматической защиты трехфазного двигателя при пропадании фазы

Трехфазные электродвигатели при случайном отключении одной из фаз быстро перегреваются и выходят из строя, если их вовремя не отключить от сети. Для этой цели разработаны различные системы автоматических защитных отключающих устройств, однако они либо сложны, либо недостаточно чувствительны. Защитные устройства можно условно разделить на релейные и диоднотранзисторные. Релейные в отличие от диодно-транзисторных более просты в изготовлении.

Рассмотрим несколько релейных схем автоматической защиты трехфазного двигателя при случайном отключении одной из фаз питания электрической сети.

Первый способ (рис. 14). В обычную систему запуска трехфазного двигателя введено дополнительное реле Р с нормально разомкнутыми контактами Р1. При наличии напряжения в трехфазной сети обмотка дополнительного реле Р постоянно находится под напряжением и контакты Р1 замкнуты. При нажатии кнопки «Пуск» через обмотку электромагнита магнитного пускателя МП проходит ток и системой контактов МП1 электродвигатель подклю-

Статья в тему:  Трехфазный двигатель в однофазной сети

частся к трехфазной сети. При случайном отключении от сети провода А реле Р будет обесточено, контакты Р1 разомкнутся, отключив от сети обмотку магнитного пускателя, который системой контактов МП1 отключит двигатель от сети. При отключении от сети проводов В к С обесточивается непосредственно обмотка магнитного пускателя. В качестве дополнительного реле Р используется реле переменного тока типа МКУ-48.

Второй способ (рис. 15). Защитное устройство основано на принципе создания искусственной нулевой точки , образованной тремя одинаковыми конденсаторами С1—СЗ. Между этой точкой и нулевым проводом О включено дополнительное реле Р с нормально замкнутыми контактами. При нормальной работе электродвигателя напряжение в точке 0′ равно нулю и ток через обмотку реле не протекает. При отключении одного из линейных проводов сети нарушается электрическая симметрия трехфазной системы, в точке O’ появляется напряжение, реле Р срабатывает и контактами Р1 обесточивает обмотку магнитного пускателя—двигатель отключается. Это устройство обеспечивает более высокую надежность по сравнению с предыдущим. Реле типа МКУ, на рабочее напряжение 36 В. Конденсаторы С1СЗ— бумажные, емкостью 4—10 мкФ, на рабочее напряжение не ниже удвоенного фазного.

Чувствительность устройства настолько высока, что иногда двигатель может отключиться в результате нарушения электрической симметрии, вызванного подключением посторонних однофазных потребителей, питающихся от этой сети. Чувствительность можно понизить, если применить конденсаторы с меньшей емкостью.

Третий способ (рис. 16). Схема защитного устройства аналогична схеме, рассмотренной в первом способе. При нажатии кнопки «Пуск» включается реле Р, контактами Р1 замыкая цепь питания катушки магнитного пускателя МП.

Статья в тему:  Как быстро ликвидировать протечку дымохода

Магнитный пускатель срабатывает и контактами МП1 включает электродвигатель. При обрыве линейных проводов В или С отключается реле Р, при обрыве провода А или С — магнитный пускатель МП.

В обоих случаях электродвигатель выключается контактами магнитного пускателя МП1.

По сравнению со схемой защитного устройства трехфазного двигателя, рассмотренной в первом способе, это устройство имеет преимущество: дополнительное реле Р при выключенном двигателе обесточено.

  • Предыдущая запись: Рассказ о том как появилось радио
  • Следующая запись: ИК-индикатор насыщенности горения камина

Похожие посты:

Конструктивные особенности

В процессе изготовление таких реле используют надёжные микропроцессоры, что объясняет простоту настройки, а также высокую надёжность этих устройств. Конструкция реле контроля обязательно включает в себя схему, вычисляющую порядок чередования фаз, и в соответствие с заложенным в схему алгоритмом срабатывают контакты на выходе реле.

В самых простых устройствах на вход подаётся 3-фазы и ноль, а на выходе имеем реле с переключающимся контактом. Запитка внутренней схемы осуществляется за счет фазы L1. Также обычно присутствуют 2 и более индикаторов – в зависимости от модели и производителя.

Читайте здесь! Выбивают пробки — что делать? Поиск причины и ее устранение своими руками! Как включить автоматы в квартире или доме

В более продвинутых устройствах присутствуют регулятор времени срабатывания (задержки) и схема, которая реагирует как на понижение, так и на повышение напряжения.

На выходы реле контроля можно подключать магнитные пускатели и контакты для запуска электродвигателей или любую сигнальную цепь, предупреждающую об отклонения в сети от нормы.

Защита трехфазных электродвигателей с помощью магнитного пускателя

Современный магнитный пускатель представляет собой часто применяемый на производстве и в быту электромеханический прибор, дающий возможность запускать и завершать функционирование электромотора. Кроме того, подключение двигателя трехфазного через кнопочный пускатель в случае необходимости позволяет обеспечить возможность реверсивного хода, а также защитить оборудования и обслуживающий персонал электроустановки. С пускателем можно подключать потребителей широкого диапазона мощностей. Для правильного монтажа такого аппарата понадобится схема включения. Используя рассмотренные далее способы установки пускателя для трехфазных двигателей, вы сможете лучше разобраться в работе данного устройства и без труда самостоятельно подключить его.

Подсоединяя трехфазный силовой агрегат через магнитный пускатель, следует обратить внимание на токовую защиту. В данном устройстве она реализуется с помощью токопроводящей биметаллической пластины, которая при нагревании деформируется, соединяя или разъединяя управляющие контакты. В цепи управления, как правило, используется две пары внешних контактов – размыкающие и замыкающие. Непосредственное подключение двигателя к электросети с тремя фазами осуществляется через основные контакты пускателя.

Две питающие катушку фазы проходят через биметаллические пластины, а второй катушечный конец раздваивается, присоединяясь к нормально разомкнутым контактам на корпусе пускателя и кнопке запуска. Далее цепь снова соединяется и направляется к кнопке отключения. Затем следует подключение к фазе или нулю в зависимости от разновидности катушки. При необходимости пуска электромотора в разных направлениях в цепь управления вводится второй пускатель со своими кнопочными элементами управления, но с обратным фазированием. Порядок подключения фаз можно установить практическим путем. Сначала трехфазный электродвигатель подключается через один блок управления, затем останавливается и запускается через второй. Если направление вращения не поменялось, то нужно на пускателе любые две фазы поменять местами.

В изготовленном из диэлектрического материала корпусе пускателя находится электрическая катушка с сердечником, которая может подсоединяться как к трехфазной электросети 380B, так и к однофазному току 220B. Величина номинального напряжения должна быть указана на самой катушке. Обычно она крепится так, чтобы эту надпись было видно без необходимости разбирать все устройство. Вместе обмотка с сердечником создают электромагнит достаточной мощности, чтобы существенно ускорить момент размыкания коммутирующего аппарата, а это в свою очередь позволяет подключать к электроцепи токи значительной величины.

При недостаточной скорости размыкания больших токов может появиться электрическая дуга, увеличивающая время разъединения цепи и приводящая к короткому замыканию. В результате контакты плавятся и выгорают, а иногда даже слипаются и привариваются друг к другу. На них увеличивается сопротивление, что негативно влияет на работу оборудования.

Бороться с такими нежелательными явлениями можно разными методами:

  • Расширить площадь контакта за счет увеличения его размеров. Сейчас нередко используются спаренные варианты, когда подвижный и неподвижный контакты имеют не одну, а две плоскости соприкосновения;
  • Подобрать термостойкий материал и снизить сопротивление в контактах без потери энергии. С этой задачей отлично справляется, например, серебро;
  • Использовать принципы дугогасительных устройств. Наиболее простой – вставить изолирующую пластину, разрезающую дугу в момент разрыва контактов;
  • Нейтрализовать дугу посредством магнитного поля. К контакту подсоединяется катушка с ферромагнитным сердечником, к которому крепится пара пластин из аналогичного материала. Сами пластины установлены рядом с контактами. При размыкании контактов по катушке пропускается ток и образует в сердечнике электромагнитное поле, передающееся на пластины и разрывающее дугу между ними. Иногда вместо пластин используют решетки такого же принципа действия. Кроме того, эти элементы играют роль своеобразного огнетушителя, отводящего тепло от дуги, состоящей из раскаленного ионизированного газа.

Защитить схему с магнитным пускателем и подключенное к электросети оборудование также можно методом шунтирования контактов. Во время размыкания электроцепи с подключенной индуктивностью (катушкой, электромотором, трансформатором) моментального прекращения подачи тока не происходит, поэтому может появиться дуга. Чтобы от нее защититься, нужно ток направить в другое русло с помощью конденсатора или резистора. Конденсаторная емкость должна соответствовать индуктивности нагрузки – при недостаточной емкости начинается искрение, а превышение нужного объема повлечет за собой выпрямление тока, не лучшим образом сказывающееся на работе электрических приборов. Неправильно подобранное сопротивление резистора может привести к потере энергии и повышении вероятности поражения электрическим током, например, при работе в условиях повышенной влажности.

Активация контактора магнитного пускателя происходит под воздействием управляющего импульса, возникающего после подачи напряжения на катушку управления при нажатии кнопки «Пуск». Контактор удерживается во включенном положении по принципу самостоятельного подхватывания, когда к пусковой кнопке параллельно присоединяется дополнительный контакт и обеспечивает подачу напряжения на катушку. При такой схеме подключения нет необходимости постоянно удерживать кнопку «Пуск» в нажатом состоянии. Отключается пускатель только после разъединения электроцепи катушки управления, для чего используется кнопка «Стоп», оснащенная размыкающим контактом. Обычно маркируется красным цветом. Оба эти элемента управления объединены в так называемый кнопочный пост, где у каждой кнопки есть две пары контактов – нормально разомкнутые и нормально замкнутые.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector