Содержание

Способы защиты электродвигателей | Техпривод

Верный признак того, что с двигателем происходит что-то неладное — значительное повышение температуры корпуса. Причины перегрева могут быть разные:

  • выход за пределы параметров питающего напряжения
  • неправильное подключение схемы питания
  • электрическая неисправность двигателя
  • механическая неисправность двигателя
  • перегрузка электродвигателя со стороны нагрузки
  • несоответствие условий окружающей среды

Рассмотрим различные способы защиты электродвигателя от перегрева и связанного с ним понижения механической мощности.

Защита от перегрузки

Перегрузка приводит к повышению тока обмоток. Если ток превысит номинальное значение для данного двигателя и условий работы, привод начнет перегреваться.

Для защиты от перегрузки по току используют тепловые реле и автоматы защиты. Настройка защитного устройства должна проводиться в соответствии с номинальным током двигателя. Если в нормальном режиме двигатель работает на мощности ниже номинальной, уставку теплового реле или автомата защиты целесообразно понизить, измерив рабочий ток привода.

Защита от короткого замыкания

Короткое замыкание (КЗ) может произойти не только в обмотке двигателя, но также в коробке с клеммами, в питающем кабеле или пусковой схеме. По этой причине целесообразно устанавливать защиту от КЗ на вводе питания пускателя. Обычно применяют предохранители и защитные автоматы, причем трехполюсные автоматы предпочтительнее, поскольку в случае аварии они полностью отключают питание от электродвигателя — при коротком замыкании срабатывает электромагнитный расцепитель.

Выход за пределы параметров питающего напряжения

Согласно ГОСТ 28173, электродвигатели могут эксплуатироваться при отклонении напряжения ±5% или отклонении частоты ±2%. При выходе за эти диапазоны мощность двигателя окажется ниже номинальной, поскольку температура обмоток статора может быть слишком высока.

Уровень напряжения контролируется с помощью реле контроля фаз, которые могут отключать двигатель в случае выхода напряжения по любой из фаз за установленные пределы. Дополнительные функции реле – контроль обрыва, чередования и асимметрии фаз.

Существуют также специализированные реле защиты двигателя, которые могут контролировать множество других параметров – перегруз или недогруз двигателя, асимметрию токов, перегрев и др.

Особенности защиты при питании двигателя через преобразователь частоты, где напряжение и частота значительно отклоняются от номинала, будут рассмотрены ниже.

Защита от перегрева

Источник перегрева может находиться в обмотке статора, в роторе, подшипниках, в месте электрического подключения. Во всех перечисленных случаях тепловая энергия выделяется на корпусе электродвигателя. Как правило, источником нагрева является обмотка, поэтому температурные датчики обычно устанавливают около нее, в лобовой части двигателя, которая меньше всего охлаждается вентилятором обдува.

В качестве датчиков используют полупроводниковые PTC терморезисторы (термисторы или позисторы). Термисторная защита наиболее эффективна, поскольку реагирует на все возможные причины возникновения перегрева — заклинивание подшипников или нагрузки (быстрое нагревание), перегрузка, обрыв фазы или плохое охлаждение (медленное нагревание).

Стандартное сопротивление позистора при температуре +25°С должно быть не более 300 Ом. При повышении температуры до пороговой сопротивление резко возрастает до значений более 2 кОм.

Если электродвигатель расположен в ответственном месте, целесообразно установить несколько датчиков внутри него и на корпусе с целью постоянного мониторинга и быстрого реагирования на внештатные ситуации.

Для защиты от перегрева корпуса очень важно обеспечить правильную работу воздушного охлаждения. В системе охлаждения используется вентилятор обдува, крыльчатка которого насажена на вал электродвигателя. Эффективность обдува снижается с повышением температуры окружающей среды. Рабочая мощность двигателя может быть равна номинальной при температуре среды не выше 40°С.

При повышении температуры воздуха мощность на валу должна быть снижена, иначе двигатель начнет перегреваться. Так, при температуре окружающей среды +60°С мощность не должна превышать 82% от номинала.

На перегрев двигателя также влияет высота его установки над уровнем моря. Это связано с меньшей эффективностью отбора тепла воздушным потоком на больших высотах. Например, если на высотах до 1000 м рабочая мощность может быть равна номинальной, то на высоте 4000 м мощность необходимо снизить до 80%.

На большой высоте и при высокой температуре окружающей среды можно не понижать механическую мощность , если обеспечить принудительное интенсивное охлаждение. Более того, при интенсивном охлаждении и нормальных условиях работы можно добиться мощности выше номинала. В таких случаях нужно уделить особое внимание мониторингу температуры двигателя.

Защита двигателя при использовании частотного преобразователя

Преобразователь частоты – это электронное устройство, способное реализовать программно или аппаратно различные виды защиты.

Частотный преобразователь позволяет изменять скорость вращения вала. При этом изменяется не только частота питающего напряжения, но и величина напряжения. Важно правильно устанавливать рабочие точки на вольт-частотной характеристике двигателя.

В частном случае отношение напряжения к частоте является константой. Однако, исходя из принципов и задач регулирования, можно менять это отношение, изменяя форму кривой регулирования. Например, из-за понижения момента на низких частотах прибегают к увеличению минимального выходного напряжения, что, при злоупотреблении, может привести к перегреву.

При работе двигателя от частотного преобразователя, когда скорость вращения может быть гораздо меньше номинала, необходимо устанавливать принудительное независимое воздушное охлаждение.

Другие полезные материалы:
Электротехнический дайджест. Выпуск №1
Работа частотника с однофазным двигателем
Техническое обслуживание преобразователя частоты
Почему греется электродвигатель

Термозащита электродвигателей от перегрева

Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку


Для чего нужна встроенная защита двигателя, если электродвигатель уже оснащён реле перегрузки и плавкими предохранителями? В некоторых случаях реле перегрузки не регистрирует перегрузку электродвигателя. Например, в ситуациях:

  • Когда электродвигатель закрыт (недостаточно охлаждается) и медленно нагревается до опасной температуры.
  • При высокой температуре окружающей среды.
  • Когда наружная защита двигателя настроена на слишком высокий ток срабатывания или установлена неправильно.
  • Когда электродвигатель перезапускается несколько раз в течение короткого периода времени и пусковой ток нагревает электродвигатель, что в конечном счёте, может его повредить.

Уровень защиты, который может обеспечить внутренняя защита, указывается в стандарте IEC 60034-11.

Обозначение TP

TP - аббревиатура «thermal protection» - тепловая защита. Существуют различные типы тепловой защиты, которые обозначаются кодом TP (TPxxx). Код включает в себя:

  • Тип тепловой перегрузки, для которой была разработана тепловая защита (1-я цифра)
  • Число уровней и тип действия (2-я цифра)
  • Категорию встроенной тепловой защиты (3-я цифра)

В электродвигателях насосов, самыми распространёнными обозначениями TP являются:

TP 111: Защита от постепенной перегрузки

TP 211: Защита как от быстрой, так и от постепенной перегрузки.

Обозначение

Техническая егрузка и ее варианты (1-я цифра)

Количество уровней и функциональная область (2-я цифра)

Категория 1 (3-я цифра)

ТР 111

Только медленно (постоянная перегрузка)

1 уровень при отключении

1

ТР 112

2

ТР 121

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

1

ТР 122

2

ТР 211

Медленно и быстро (постоянная перегрузка, блокировка)

1 уровень при отключении

1

ТР 212

2

ТР 221 ТР 222

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

1

2

ТР 311 ТР 321

Только быстро (блокировка)

1 уровень при отключении

1

2

Изображение допустимого температурного уровня при воздействии на электродвигатель высокой температуры. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем категория 1.

Все однофазные электродвигатели Grundfos оснащены защитой двигателя по току и температуре в соответствии с IEC 60034-11. Тип защиты двигателя TP 211 означает, что она реагирует как на постепенное, так и на быстрое повышение температуры.

Сброс данных в устройстве и возврат в начальное положение осуществляется автоматически. Трёхфазные электродвигатели Grundfos MG мощностью от 3.0 кВт стандартно оборудованы датчиком температуры PTC. 


Эти электродвигатели были испытаны и одобрены как электродвигатели TP 211, которые реагируют и на медленное, и на быстрое повышение температуры. Другие электродвигатели, используемые для насосов Grundfos (MMG модели D и E, Siemens, и т.п.), могут быть классифицированы как TP 211, но, как правило, они имеют тип защиты TP 111.


Необходимо всегда учитывать данные, указанные на фирменной табличке. Информацию о типе защиты конкретного электродвигателя можно найти на фирменной табличке - маркировка с буквенным обозначением TP (тепловая защита) согласно IEC 60034-11. Как правило, внутренняя защита может быть организована при помощи двух типов устройств защиты: Устройств тепловой защиты или терморезисторов.



Устройства тепловой защиты, встраиваемые в клеммную коробку

В устройствах тепловой защиты, или термостатах, используется биметаллический автоматический выключатель дискового типа мгновенного действия для размыкания и замыкания цепи при достижении определённой температуры. Устройства тепловой защиты называют также «кликсонами» (по названию торговой марки от Texas Instruments). Как только биметаллический диск достигает заданной температуры, он размыкает или замыкает группу контактов в подключённой схеме управления. Термостаты оснащены контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима работы, но одно и то же устройство не может использоваться для двух режимов. Термостаты предварительно откалиброваны производителем, и их установки менять нельзя. Диски герметично изолированы и располагаются на контактной колодке.

Через термостат может подаваться напряжение в цепи аварийной сигнализации - если он нормально разомкнут, или термостат может обесточивать электродвигатель - если он нормально замкнут и последовательно соединён с контактором. Так как термостаты находятся на наружной поверхности концов катушки, то они реагируют на температуру в месте расположения. Применительно к трёхфазным электродвигателям термостаты считаются нестабильной защитой в условиях торможения или в других условиях быстрого изменения температуры. В однофазных электродвигателях термостаты служат для защиты при блокировке ротора.



Тепловой автоматический выключатель, встраиваемый в обмотки

Устройства тепловой защиты могут быть также встроены в обмотки, см. иллюстрацию.


Они действуют как сетевой выключатель как для однофазных, так и для трёхфазных электродвигателей. В однофазных электродвигателях мощностью до 1,1 кВт устройство тепловой защиты устанавливается непосредственно в главном контуре, чтобы оно выполняло функцию устройства защиты на обмотке. Кликсон и Термик - примеры тепловых автоматических выключателей. Эти устройства называют также PTO (Protection Thermique a Ouverture).



Внутренняя установка

В однофазных электродвигателях используется один одинарный тепловой автоматический выключатель. В трёхфазных электродвигателях - два последовательно соединённых выключателя, расположенных между фазами электродвигателя. Таким образом, все три фазы контактируют с тепловым выключателем. Тепловые автоматические выключатели можно установить на конце обмоток, однако это приводит к увеличению времени реагирования. Выключатели должны быть подключены к внешней системе управления. Таким образом электродвигатель защищается от постепенной перегрузки. Для тепловых автоматических выключателей реле - усилителя не требуется.

Тепловые выключатели НЕ ЗАЩИЩАЮТ двигатель при блокировке ротора.

Принцип действия теплового автоматического выключателя

На графике справа показана зависимость сопротивления от температуры для стандартного теплового автоматического выключателя. У каждого производителя эта характеристика своя. TN обычно лежит в интервале 150-160 °C.


Подключение

Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.

Обозначение TP на графике

Защита по стандарту IEC 60034-11:

TP 111 (постепенная перегрузка). Для того чтобы обеспечить защиту при блокировке ротора, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки.



Терморезисторы, встраиваемые в обмотки

Второй тип внутренней защиты - это терморезисторы, или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC). Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды. Тепловая защита обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры.



В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора. Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня. В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную.

Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111. Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и, следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.


Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх - по одному на фазу. Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания. В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования. Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.

Все электродвигатели Grundfos мощностью от 3 кВт и выше оснащены терморезисторами. Система терморезисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC) считается устойчивой к отказам, так как в результате выхода из строя датчика или отсоединении провода датчика возникает бесконечное сопротивление, и система срабатывает так же, как при повышении температуры, - происходит обесточивание контрольного реле.

Принцип действия терморезистора

Критические значения зависимости сопротивление/ температура для датчиков системы защиты электродвигателя определены в стандартах DIN 44081/ DIN 44082.

На кривой DIN показано сопротивление в датчиках терморезистора в зависимости от температуры.


По сравнению с PTO терморезисторы имеют следующие преимущества:

  • Более быстрое срабатывание благодаря меньшему объёму и массе
  • Лучше контакт с обмоткой электродвигателя
  • Датчики устанавливаются на каждой фазе
  • Обеспечивают защиту при блокировке ротора

Обозначение TP для электродвигателя с PTC

Защита двигателя TP 211 реализуется, только когда терморезисторы PTC полностью установлены на концах обмоток на заводе-изготовителе. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельной установке на месте эксплуатации. Электродвигатель должен пройти испытания и получить подтверждение о соответствии его маркировке TP 211. Если электродвигатель с терморезисторами PTC имеет защиту TP 111, он должен быть оснащён реле перегрузки для предотвращения последствий заклинивания.

Соединение

На рисунках справа представлены схемы подключения трёхфазного электродвигателя, оснащённого терморезисторами PTC, с расцепителями Siemens. Для реализации защиты как от постепенной, так и от быстрой перегрузки, мы рекомендуем следующие варианты подключения электродвигателей, оснащённых датчиками PTC, с защитой TP 211 и TP 111.

Электродвигатели с защитой TP 111


Если электродвигатель с терморезистором имеет маркировку TP 111, это значит, что электродвигатель защищён только от постепенной перегрузки. Для того чтобы защитить электродвигатель от быстрой перегрузки, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки. Реле перегрузки должно подключаться последовательно к реле PTC.

Электродвигатели с защитой TP 211


Защита TP 211 двигателя обеспечивается, только если терморезистор PTC полностью встроен в обмотки. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельном подключении.

Терморезисторы разработаны в соответствии со стандартом DIN 44082 и выдерживают нагрузку Umax 2,5 В DC. Все отключающие элементы предназначены для приёма сигналов от терморезисторов DIN 44082, т.е терморезисторов компании Siemens.

Обратите внимание: Очень важно, чтобы встроенное устройство PTC было последовательно соединено с реле перегрузки. Многократные повторные включения реле перегрузки могут привести к сгоранию обмотки в случае блокировки электродвигателя или пуска при высокой инерции. Поэтому очень важно, чтобы температурные показатели и данные по потребляемому току устройства PTC и реле.

Защита электродвигателя. Виды, схемы, принцип действия защиты электродвигателя.


Для чего нужна защита двигателя?

Для того чтобы избежать непредвиденных сбоев, дорогостоящего ремонта и последующих потерь из-за простоя электродвигателя, очень важно оборудовать двигатель защитным устройством.

Защита двигателя имеет три уровня:

Внешняя защита от короткого замыкания установки. Устройства внешней защиты, как правило, являются предохранителями разных видов или реле защиты от короткого замыкания. Защитные устройства данного типа обязательны и официально утверждены, они устанавливаются в соответствии с правилами безопасности.

Внешняя защита от перегрузок, т.е. защита от перегрузок двигателя насоса, а, следовательно, предотвращение повреждений и сбоев в работе электродвигателя. Это защита по току.

Встроенная защита двигателя с защитой от перегрева, чтобы избежать повреждений и сбоев в работе электродвигателя. Для встроенного устройства защиты всегда требуется внешний выключатель, а для некоторых типов встроенной защиты двигателя требуется даже реле перегрузки.



Возможные условия отказа двигателя

Во время эксплуатации могут возникать различные неисправности. Поэтому очень важно заранее предусмотреть возможность сбоя и его причины и как можно лучше защитить двигатель. Далее приведён перечень условий отказа, при которых можно избежать повреждений электродвигателя:

• Низкое качество электроснабжения:

• Высокое напряжение

• Пониженное напряжение

• Несбалансированное напряжение/ ток (скачки)

• Изменение частоты

• Неверный монтаж, нарушение условий хранения или неисправность самого электродвигателя

• Постепенное повышение температуры и выход её за допустимый предел:

• недостаточное охлаждение

• высокая температура окружающей среды

• пониженное атмосферное давление (работа на большой высоте над уровнем моря)

• высокая температура рабочей жидкости

• слишком большая вязкость рабочей жидкости

• частые включения/отключения электродвигателя

• слишком большой момент инерции нагрузки (свой для каждого насоса)

• Резкое повышение температуры:

• блокировка ротора

• обрыв фазы

Для защиты сети от перегрузок и короткого замыкания при возникновении каких-либо из перечисленных выше условий отказа необходимо определить, какое устройство защиты сети 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. На следующих страницах мы рассмотрим три типа плавких предохранителей с точки зрения их принципа действия и вариантов применения: плавкий предохранительный выключатель, быстродействующие плавкие предохранители и предохранители с задержкой срабатывания.



Плавкий предохранительный выключатель

Плавкий предохранительный выключатель - это аварийный выключатель и плавкий предохранитель, объединённые в едином корпусе. С помощью выключателя можно размыкать и замыкать цепь вручную, в то время как плавкий предохранитель защищает двигатель от перегрузок по току. Выключатели, как правило, используются в связи с выполнением сервисного обслуживания, когда необходимо прервать подачу тока.

Аварийный выключатель имеет отдельный кожух. Этот кожух защищает персонал от случайного контакта с электрическими клеммами, а также защищает выключатель от окисления. Некоторые аварийные выключатели оборудованы встроенными плавкими предохранителями, другие аварийные выключатели поставляются без встроенных плавких предохранителей и оснащены только выключателем.

Устройство защиты от перегрузок по току (плавкий предохранитель) должно различать перегрузки по току и короткое замыкание. Например, незначительные кратковременные перегрузки по току вполне допустимы. Но при дальнейшем увеличении тока устройство защиты должно срабатывать немедленно. Очень важно сразу предотвращать короткие замыкания. Выключатель с предохранителем - пример устройства, используемого для защиты от перегрузок по току. Правильно подобранные плавкие предохранители в выключателе размыкают цепь при токовых перегрузках.

Плавкие предохранители быстрого срабатывания

Быстродействующие плавкие предохранители обеспечивают отличную защиту от короткого замыкания. Однако кратковременные перегрузки, такие как пусковой ток электродвигателя, могут вызвать поломку плавких предохранителей такого вида. Поэтому быстродействующие плавкие предохранители лучше всего использовать в сетях, которые не подвержены действию значительных переходных токов. Обычно такие предохранители выдерживают около 500% своего номинального тока в течение одной четвёртой секунды. По истечении этого времени вставка предохранителя плавится и цепь размыкается. Таким образом, в цепях, где пусковой ток часто превышает 500% номинального тока предохранителя, быстродействующие плавкие предохранители использовать не рекомендуется.

Плавкие предохранители с задержкой срабатывания

Данный тип плавких предохранителей обеспечивает защиту и от перегрузки, и от короткого замыкания. Как правило, они допускают 5-кратное увеличение номинального тока на 10 секунд, и даже более высокие значения тока на более короткое время. Обычно этого достаточно, чтобы электродвигатель был запущен и плавкий предохранитель не открылся. С другой стороны, если возникают перегрузки, которые продолжаются больше, чем время плавления плавкого элемента, цепь также разомкнётся.

Время срабатывания плавкого предохранителя

Время срабатывания плавкого предохранителя - это время плавления плавкого элемента (проволоки), которое требуется для того, чтобы цепь разомкнулась. У плавких предохранителей время срабатывания обратно пропорционально значению тока - это означает, что чем больше перегрузки по току, тем меньше период времени для отключения цепи.



В общем, можно сказать, что у электродвигателей насосов очень короткое время разгона: меньше 1 секунды. В этой связи для электродвигателей подойдут предохранители с задержкой времени срабатывания с номинальным током, соответствующим току полной нагрузки электродвигателя.

Иллюстрация справа демонстрирует принцип формирования характеристики времени срабатывания плавкого предохранителя. Ось абсцисс показывает соотношение между фактическим током и током полной нагрузки: если электродвигатель потребляет ток полной нагрузки или меньше, плавкий предохранитель не размыкается. Но при величине тока, в 10 раз превышающей ток полной нагрузки, плавкий предохранитель разомкнётся практически мгновенно (0,01 с). На оси ординат отложено время срабатывания.

Во время пуска через индукционный электродвигатель проходит достаточно большой ток. В очень редких случаях это приводит к выключению посредством реле или плавких предохранителей. Для уменьшения пускового тока используются различные методы пуска электродвигателя.


Что такое автоматический токовый выключатель и как он работает?

Автоматический токовый выключатель является устройством защиты от перегрузок по току. Он автоматически размыкает и замыкает цепь при заданном значении перегрузки по току. Если токовый выключатель применяется в диапазоне своих рабочих параметров, размыкание и замыкание не наносит ему никакого ущерба. Сразу же после возникновения перегрузки можно легко возобновить работу автоматического выключателя - он просто устанавливается в исходное положение.



Различают два вида автоматических выключателей: тепловые и магнитные.

Тепловые автоматические выключатели

Тепловые автоматические выключатели - это самый надёжный и экономичный тип защитных устройств, которые подходят для электродвигателей. Они могут выдержать большие амплитуды тока, которые возникают при пуске электродвигателя, и защищают электродвигатель от сбоев, таких как блокировка ротора.

Магнитные автоматические выключатели

Магнитные автоматические выключатели являются точными, надёжными и экономичными. Магнитный автоматический выключатель устойчив к изменениям температуры, т.е. изменения температуры окружающей среды не влияют на его предел срабатывания. По сравнению с тепловыми автоматическими выключателями, магнитные автоматические выключатели имеют более точно определённое время срабатывания. В таблице приведены характеристики двух типов автоматических выключателей.



Рабочий диапазон автоматического выключателя

Автоматические выключатели различаются между собой уровнем тока срабатывания. Это значит, что всегда следует выбирать такой автоматический выключатель, который может выдержать самый высокий ток короткого замыкания, который может возникнуть в данной системе.


Функции реле перегрузки

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.

IEC и NEMA стандартизуют классы срабатывания реле перегрузки.

Обозначение класса срабатывания

Как правило, реле перегрузки реагируют на условия перегрузки в соответствии с характеристикой срабатывания. Для любого стандарта (NEMA или IEC) деление изделий на классы определяет, какой период времени требуется реле на размыкание при перегрузке. Наиболее часто встречающиеся классы: 10, 20 и 30. Цифровое обозначение отражает время, необходимое реле для срабатывания. Реле перегрузки класса 10 срабатывает в течение 10 секунд и менее при 600% тока полной нагрузки, реле класса 20 срабатывает в течение 20 секунд и менее, а реле класса 30 - в течение 30 секунд и менее.



Угол наклона характеристики срабатывания зависит от класса защиты электродвигателя. Электродвигатели IEC обычно адаптированы к определённому варианту использования. Это означает, что реле перегрузки может справляться с избыточным током, величина которого очень близка к максимальной производительности реле. Класс 10 - самый распространённый класс для электродвигателей IEC. Электродвигатели NEMA имеют внутренний конденсатор большей ёмкости, поэтому класс 20 для них применяется чаще.

Реле класса 10 обычно используется для электродвигателей насосов, так как время разгона электродвигателей составляет около 0,1-1 секунды. Для многих высокоинерционных промышленных нагрузок необходимо для срабатывания реле класса 20.

Сочетание плавких предохранителей с реле перегрузки

Плавкие предохранители служат для того, чтобы защитить установку от повреждений, которые могут быть вызваны коротким замыканием. В связи с этим плавкие предохранители должны иметь достаточную ёмкость. Более низкие токи изолируются с помощью реле перегрузки. Здесь номинальный ток плавкого предохранителя соответствует не рабочему диапазону электродвигателя, а току, который может повредить наиболее слабые составляющие установки. Как было упомянуто ранее, плавкий предохранитель обеспечивает защиту от короткого замыкания, но не защиту от перегрузок при низком токе.

На рисунке представлены наиболее важные параметры, формирующие основу согласованной работы плавких предохранителей в сочетании с реле перегрузки.



Очень важно, чтобы плавкий предохранитель сработал прежде, чем другие детали установки получат тепловое повреждение в результате короткого замыкания.


Современные наружные реле защиты двигателя

Усовершенствованные наружные системы защиты двигателя также обеспечивают защиту от перенапряжения, перекоса фаз, ограничивают число включений/выключений, устраняют вибрации. Кроме того, они позволяют контролировать температуру статора и подшипников через датчик температуры (PT100), измерять сопротивление изоляции и регистрировать температуру окружающей среды. В дополнение к этому усовершенствованные наружные системы защиты двигателя могут принимать и обрабатывать сигнал от встроенной тепловой защиты. Далее в этой главе мы рассмотрим устройство тепловой защиты.



Наружные реле защиты двигателя предназначены для защиты трёхфазных электродвигателей при угрозе повреждения двигателя за короткий или более длительный период работы. Кроме защиты двигателя, наружное реле защиты имеет ряд особенностей, которые обеспечивают защиту электродвигателя в различных ситуациях:

• Подаёт сигнал прежде, чем возникает неисправность в результате всего процесса

• Диагностирует возникшие неисправности

• Позволяет выполнять проверку работы реле во время техобслуживания

• Контролирует температуру и наличие вибрации в подшипниках

Можно подключить реле перегрузки к центральной системе управления зданием для постоянного контроля и оперативной диагностики неисправностей. Если в реле перегрузки установлено наружное реле защиты, сокращается период вынужденного простоя из-за прерывания технологического процесса в результате поломки. Это достигается благодаря быстрому обнаружению неисправности и недопущению повреждений электродвигателя.

Например, электродвигатель может быть защищён от:

• Перегрузки

• Блокировки ротора

• Заклинивания

• Частых повторных пусков

• Разомкнутой фазы

• Замыкания на массу

• Перегрева (с помощью сигнала, поступающего от электродвигателя через датчик PT100 или терморезисторы)

• Малого тока

• Предупреждающего сигнала о перегрузке


Настройка наружного реле перегрузки

Ток полной нагрузки при определённом напряжении, указанном в фирменной табличке, является нормативом для настройки реле перегрузки. Так как в сетях разных стран присутствует различное напряжение, электродвигатели для насосов могут использоваться как при 50 Гц, так и при 60 Гц в широком диапазоне напряжений. В связи с этим в фирменной табличке электродвигателя указывается диапазон тока. Если нам известно напряжение, мы можем вычислить точную допустимую нагрузку по току.

Пример вычисления

Зная точную величину напряжения для установки, можно рассчитать ток полной нагрузки при 254 / 440 Y B, 60 Гц.



Данные отображаются в фирменной табличке, какпоказано в иллюстрации.



Вычисления для 60 Гц



Коэффициент усиления напряжения определяется следующими уравнениями:



Расчет фактического тока полной нагрузки (I):



(Значения тока для подключения по схеме «треугольник» и «звезда» при минимальных значениях напряжения)



(Значения тока для подключения по схеме «треугольник» и «звезда» при максимальных значениях напряжения)

Теперь с помощью первой формулы можно рассчитать ток полной нагрузки:

I для «треугольника»:



I для «звезды»:



Величины для тока полной нагрузки соответствуют допустимому значению тока полной нагрузки электродвигателя при 254 Δ/440 Y В, 60 Гц.



Внимание: наружное реле перегрузки электродвигателя всегда устанавливается на номинальное значение тока, указанное в фирменной табличке.

Однако если электродвигатели сконструированы с учётом коэффициента нагрузки, который затем указывается в фирменной табличке, напр., 1.15, заданное значение тока для реле перегрузки может быть увеличено на 15% по сравнению с током полной нагрузки или коэффициентом нагрузки в амперах (SFA - service factor amps), который, как правило, указывается в фирменной табличке.


Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку



Для чего нужна встроенная защита двигателя, если электродвигатель уже оснащён реле перегрузки и плавкими предохранителями? В некоторых случаях реле перегрузки не регистрирует перегрузку электродвигателя. Например, в ситуациях:

• Когда электродвигатель закрыт (недостаточно охлаждается) и медленно нагревается до опасной температуры.

• При высокой температуре окружающей среды.

• Когда наружная защита двигателя настроена на слишком высокий ток срабатывания или установлена неправильно.

• Когда электродвигатель перезапускается несколько раз в течение короткого периода времени и пусковой ток нагревает электродвигатель, что в конечном счёте, может его повредить.

Уровень защиты, который может обеспечить внутренняя защита, указывается в стандарте IEC 60034-11.

Обозначение TP

TP - аббревиатура «thermal protection» - тепловая защита. Существуют различные типы тепловой защиты, которые обозначаются кодом TP (TPxxx). Код включает в себя:

• Тип тепловой перегрузки, для которой была разработана тепловая защита (1-я цифра)

• Число уровней и тип действия (2-я цифра)

• Категорию встроенной тепловой защиты (3-я цифра)

В электродвигателях насосов, самыми распространёнными обозначениями TP являются:

TP 111: Защита от постепенной перегрузки

TP 211: Защита как от быстрой, так и от постепенной перегрузки.



Обозначение

Техническая егрузка и ее варианты (1-я цифра)

Количество уровней и функциональная область (2-я цифра)

Категория 1 (3-я цифра)

ТР 111

Только медленно (постоянная перегрузка)

1 уровень при отключении

1

ТР 112

2

ТР 121

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

1

ТР 122

2

ТР 211

Медленно и быстро (постоянная перегрузка, блокировка)

1 уровень при отключении

1

ТР 212

2

ТР 221 ТР 222

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

1

2

ТР 311 ТР 321

Только быстро (блокировка)

1 уровень при отключении

1

2

Изображение допустимого температурного уровня при воздействии на электродвигатель высокой температуры. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем категория 1.

Все однофазные электродвигатели Grundfos оснащены защитой двигателя по току и температуре в соответствии с IEC 60034-11. Тип защиты двигателя TP 211 означает, что она реагирует как на постепенное, так и на быстрое повышение температуры.

 

Сброс данных в устройстве и возврат в начальное положение осуществляется автоматически. Трёхфазные электродвигатели Grundfos MG мощностью от 3.0 кВт стандартно оборудованы датчиком температуры PTC.



Эти электродвигатели были испытаны и одобрены как электродвигатели TP 211, которые реагируют и на медленное, и на быстрое повышение температуры. Другие электродвигатели, используемые для насосов Grundfos (MMG модели D и E, Siemens, и т.п.), могут быть классифицированы как TP 211, но, как правило, они имеют тип защиты TP 111.



Необходимо всегда учитывать данные, указанные на фирменной табличке. Информацию о типе защиты конкретного электродвигателя можно найти на фирменной табличке - маркировка с буквенным обозначением TP (тепловая защита) согласно IEC 60034-11. Как правило, внутренняя защита может быть организована при помощи двух типов устройств защиты: Устройств тепловой защиты или терморезисторов.


Устройства тепловой защиты, встраиваемые в клеммную коробку

В устройствах тепловой защиты, или термостатах, используется биметаллический автоматический выключатель дискового типа мгновенного действия для размыкания и замыкания цепи при достижении определённой температуры. Устройства тепловой защиты называют также «кликсонами» (по названию торговой марки от Texas Instruments). Как только биметаллический диск достигает заданной температуры, он размыкает или замыкает группу контактов в подключённой схеме управления. Термостаты оснащены контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима работы, но одно и то же устройство не может использоваться для двух режимов. Термостаты предварительно откалиброваны производителем, и их установки менять нельзя. Диски герметично изолированы и располагаются на контактной колодке.

Через термостат может подаваться напряжение в цепи аварийной сигнализации - если он нормально разомкнут, или термостат может обесточивать электродвигатель - если он нормально замкнут и последовательно соединён с контактором. Так как термостаты находятся на наружной поверхности концов катушки, то они реагируют на температуру в месте расположения. Применительно к трёхфазным электродвигателям термостаты считаются нестабильной защитой в условиях торможения или в других условиях быстрого изменения температуры. В однофазных электродвигателях термостаты служат для защиты при блокировке ротора.



Тепловой автоматический выключатель, встраиваемый в обмотки

Устройства тепловой защиты могут быть также встроены в обмотки, см. иллюстрацию.



Они действуют как сетевой выключатель как для однофазных, так и для трёхфазных электродвигателей. В однофазных электродвигателях мощностью до 1,1 кВт устройство тепловой защиты устанавливается непосредственно в главном контуре, чтобы оно выполняло функцию устройства защиты на обмотке. Кликсон и Термик - примеры тепловых автоматических выключателей. Эти устройства называют также PTO (Protection Thermique a Ouverture).



Внутренняя установка

В однофазных электродвигателях используется один одинарный тепловой автоматический выключатель. В трёхфазных электродвигателях - два последовательно соединённых выключателя, расположенных между фазами электродвигателя. Таким образом, все три фазы контактируют с тепловым выключателем. Тепловые автоматические выключатели можно установить на конце обмоток, однако это приводит к увеличению времени реагирования. Выключатели должны быть подключены к внешней системе управления. Таким образом электродвигатель защищается от постепенной перегрузки. Для тепловых автоматических выключателей реле - усилителя не требуется.

Тепловые выключатели НЕ ЗАЩИЩАЮТ двигатель при блокировке ротора.


Принцип действия теплового автоматического выключателя

На графике справа показана зависимость сопротивления от температуры для стандартного теплового автоматического выключателя. У каждого производителя эта характеристика своя. TN обычно лежит в интервале 150-160 °C.



Подключение

Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.

Обозначение TP на графике

Защита по стандарту IEC 60034-11:

TP 111 (постепенная перегрузка). Для того чтобы обеспечить защиту при блокировке ротора, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки.



Терморезисторы, встраиваемые в обмотки

Второй тип внутренней защиты - это терморезисторы, или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC). Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды. Тепловая защита обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры.





В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора. Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня. В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную.

Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111. Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и, следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.



Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх - по одному на фазу. Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания. В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования. Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.

Все электродвигатели Grundfos мощностью от 3 кВт и выше оснащены терморезисторами. Система терморезисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC) считается устойчивой к отказам, так как в результате выхода из строя датчика или отсоединении провода датчика возникает бесконечное сопротивление, и система срабатывает так же, как при повышении температуры, - происходит обесточивание контрольного реле.


Принцип действия терморезистора

Критические значения зависимости сопротивление/ температура для датчиков системы защиты электродвигателя определены в стандартах DIN 44081/ DIN 44082.

На кривой DIN показано сопротивление в датчиках терморезистора в зависимости от температуры.


По сравнению с PTO терморезисторы имеют следующие преимущества:

• Более быстрое срабатывание благодаря меньшему объёму и массе

• Лучше контакт с обмоткой электродвигателя

• Датчики устанавливаются на каждой фазе

• Обеспечивают защиту при блокировке ротора


Обозначение TP для электродвигателя с PTC

Защита двигателя TP 211 реализуется, только когда терморезисторы PTC полностью установлены на концах обмоток на заводе-изготовителе. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельной установке на месте эксплуатации. Электродвигатель должен пройти испытания и получить подтверждение о соответствии его маркировке TP 211. Если электродвигатель с терморезисторами PTC имеет защиту TP 111, он должен быть оснащён реле перегрузки для предотвращения последствий заклинивания.

Соединение

На рисунках справа представлены схемы подключения трёхфазного электродвигателя, оснащённого терморезисторами PTC, с расцепителями Siemens. Для реализации защиты как от постепенной, так и от быстрой перегрузки, мы рекомендуем следующие варианты подключения электродвигателей, оснащённых датчиками PTC, с защитой TP 211 и TP 111.

Электродвигатели с защитой TP 111



Если электродвигатель с терморезистором имеет маркировку TP 111, это значит, что электродвигатель защищён только от постепенной перегрузки. Для того чтобы защитить электродвигатель от быстрой перегрузки, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки. Реле перегрузки должно подключаться последовательно к реле PTC.

Электродвигатели с защитой TP 211



Защита TP 211 двигателя обеспечивается, только если терморезистор PTC полностью встроен в обмотки. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельном подключении.

Терморезисторы разработаны в соответствии со стандартом DIN 44082 и выдерживают нагрузку Umax 2,5 В DC. Все отключающие элементы предназначены для приёма сигналов от терморезисторов DIN 44082, т.е терморезисторов компании Siemens.

Обратите внимание: Очень важно, чтобы встроенное устройство PTC было последовательно соединено с реле перегрузки. Многократные повторные включения реле перегрузки могут привести к сгоранию обмотки в случае блокировки электродвигателя или пуска при высокой инерции. Поэтому очень важно, чтобы температурные показатели и данные по потребляемому току устройства PTC и реле

Смартреле С-121 - Реле защиты электродвигателей от перегрева

 

Реле защиты электродвигателей от перегрева

Смартреле С-121

ТУ 3425-001-79200647-2014

 

1.НАЗНАЧЕНИЕ   Смартреле С-121 

 1.1 Реле защиты электродвигателей от перегрева типа Смартреле С-121  предназначено:

- для защитного отключения электродвигателя при перегреве его обмоток выше допустимой температуры;

- для предотвращения преждевременного запуска электродвигателя при перегреве  обмоток выше допустимой температуры. 

1.2 Защитное отключение осуществляется путем размыкания управляющего контакта реле, включаемого в цепь электромагнитного пускателя (контактора) управления электродвигателя. 

1.3 Реле Смартреле С-121 работает совместно с позисторными датчиками температуры, встроенными в обмотки электродвигателя.  

 

2.ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ  Смартреле С-121

2.1 Питание реле Смартреле С-121 осуществляется от сети переменного тока напряжением в пределах от 180  до 420 В частотой (50 ± 2) Гц.

2.2  Мощность, потребляемая  реле от сети, - не более 1 Вт.

2.3  Максимальный ток коммутируемый контактом реле — не более 1 А.

2.4  Габаритные размеры реле Смартреле С-121 – не более  35 х 95 х 36 мм.

2.5  Масса реле – не более 100 гр.

2.6  Средний срок службы реле - не менее 10 лет.  

 

3. КОМПЛЕКТНОСТЬ  Смартреле С-121

В комплект поставки  входят: 

Реле   Смартреле С-121                     - 1 шт.

Паспорт на реле                                - 1 шт.  

 

Страница в разработке. Тех.документацию вышлем по запросу.

 

ООО "САВЭЛ"  Адрес офиса: 660123, г.Красноярск, ул. Парковая, 10а 

Тел.: +7 (391) 264-36-57, 264-36-58,  264-36-52,

E-mail: [email protected]   

Защита электродвигателя - статьи

Для чего нужна защита двигателя?

Для того чтобы избежать непредвиденных сбоев, дорогостоящего ремонта и последующих потерь из-за простоя электродвигателя, очень важно оборудовать двигатель защитным устройством.

Защита двигателя имеет три уровня:

• Внешняя защита от короткого замыкания установки. Устройства внешней защиты, как правило, являются предохранителями разных видов или реле защиты от короткого замыкания. Защитные устройства данного типа обязательны и официально утверждены, они устанавливаются в соответствии с правилами безопасности.

• Внешняя защита от перегрузок, т.е. защита от перегрузок двигателя насоса, а, следовательно, предотвращение повреждений и сбоев в работе электродвигателя. Это защита по току.

• Встроенная защита двигателя с защитой от перегрева, чтобы избежать повреждений и сбоев в работе электродвигателя. Для встроенного устройства защиты всегда требуется внешний выключатель, а для некоторых типов встроенной защиты двигателя требуется даже реле перегрузки.

Возможные условия отказа двигателя

Во время эксплуатации могут возникать различные неисправности. Поэтому очень важно заранее предусмотреть возможность сбоя и его причины и как можно лучше защитить двигатель. Далее приведён перечень условий отказа, при которых можно избежать повреждений электродвигателя:

• Низкое качество электроснабжения:

• Высокое напряжение

• Пониженное напряжение

• Несбалансированное напряжение/ ток (скачки)

• Изменение частоты

• Неверный монтаж, нарушение условий хранения или неисправность самого электродвигателя

• Постепенное повышение температуры и выход её за допустимый предел:

• недостаточное охлаждение

• высокая температура окружающей среды

• пониженное атмосферное давление (работа на большой высоте над уровнем моря)

• высокая температура рабочей жидкости

• слишком большая вязкость рабочей жидкости

• частые включения/отключения электродвигателя

• слишком большой момент инерции нагрузки (свой для каждого насоса)

• Резкое повышение температуры:

• блокировка ротора

• обрыв фазы

Для защиты сети от перегрузок и короткого замыкания при возникновении каких-либо из перечисленных выше условий отказа необходимо определить, какое устройство защиты сети 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.

Автоматические выключатели защиты двигателя DEKraft серии ВА-401


Описание

Автоматические выключатели защиты двигателя серии ВА-400 служат для защиты и управления трехфазными асинхронными электродвигателями.

Они обеспечивают защиту от перегрузок, сверхтоков (КЗ) и выпадения фазы. Их корпус изготовлен из негорючей самозатухающей пластмассы. Диапазон уставок тока от 0,4 до 80 А.

Автоматические выключатели серии ВА-400 от компании DEKraft имеют компактные размеры, с лёгкостью могут быть установлены в любой электротехнический шкаф и сохраняют допустимые рабочие характеристики, даже под воздействием повышенных температур. Все устройства этой категории безопасны для окружающей среды, что отражено в соответствующих сертификатах.

В дополнение к самим автоматическим выключателям компания DEKraft выпускает ряд аксессуаров, облегчающих работу с ними.

Принцип действия

Автоматический выключатель защиты двигателя ВА-400 состоит изследующих частей:

  • механизм управления;
  • электромагнитныйрасцепитель;
  • регулируемый тепловой расцепитель;
  • дугасительные камеры и т.д.

Все узлы выключателязаключены в корпус, изготовленный из не поддерживающейгорения пластмассы.

Когда в защищаемом электродвигателе возникает перегрузка или обрыв фазного проводника, ток перегрузки заставляет биметаллическую пластину изогнутся. Она, в свою очередь, толкает рычаг, воздействующий на механизм свободного расцепления. Подвижные контакты с двойным разрывом цепи отходят от неподвижных, тем самым защищая электродвигатель от перегрузки.

При возникновении в линии тока короткогозамыкания (КЗ) сердечник электромагнитного расцепителя толкает рычаг, который воздействует на механизм свободного расцепления. Также автоматически отключается при срабатывании одного из расцепителей. Подвижные контакты с двойным разрывом цепи отходят от неподвижных, тем самым защищая электродвигатель от воздействия токов КЗ.

Сфера применения

Автоматические выключатели защиты двигателя серии ВА-400 DEKraft предназначены для управления и защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от короткого замыкания, перегрузки и выпадения фазы. Применяются в системах управления насосами, в системах с дренажными насосами, в станциях подъема, в системах с водозаборными емкостями, в системах с канализационными насосами, вентиляции, станках и оборудовании с электродвигателями.

Также прилагаем видео с нашего сервисного центра Востоктехторг.


Термисторная защита электродвигателей и реле термисторной защиты двигателя

Термисторная (позисторная) защита электродвигателей

Сложность конструкции тепловых реле к пускателям электродвигателей, недостаточная надежность систем защиты на их основе, привели к созданию тепловой защиты, реагирующей непосредственно на температуру обмоток электродвигателя. При этом датчики температуры устанавливаются на обмотке двигателя.  Другими словами, осуществляется непосредственный контроль измерения нагрева двигателя. Прямая защита двигателя через контроль температуры обмотки даже при тяжелейших условиях окружающей среды обеспечивает полную защиту двигателя, оснащенного температурными датчиками с положительным коэффициентом сопротивления (PTC). Температурные датчики PTC встроены в обмотки электродвигателя (укладываются в обмотку двигателя изготовителем двигателей).

Термочувствительные защитные устройства: термисторы, позисторы

 

В качестве датчиков температуры получили применение термисторы и позисторы (РТС – резисторы) - полупроводниковые резисторы, изменяющие свое сопротивление от температуры. Термисторы представляют собой полупроводниковые резисторы с большим отрицательным ТСК. При увеличении температуры сопротивление термистора уменьшается, что используется для схемы отключения двигателя. Для увеличения крутизны зависимости сопротивления от температуры, термисторы, наклеенные на три фазы, включаются параллельно (рисунок 1).

Рисунок 1 – Зависимость сопротивления позисторов и термисторов от температуры: а – последовательное соединение позисторов; б – параллельное соединение термисторов

Позисторы являются нелинейными резисторами с положительным ТСК. При достижении определенной температуры сопротивление позистора скачкообразно увеличивается на несколько порядков.

Для усиления этого эффекта позисторы разных фаз соединяются последовательно. Характеристика позисторов показана на рисунке.

Защита с помощью позистоpoв является более совершенной. В зависимости от класса изоляции обмоток двигателя берутся позисторы на температуру срабатывания =105, 115, 130, 145 и 160 . Эта температура называется классификационной. Позистор резко меняет сопротивление при температура за время не более 12 с. При сопротивление трёх последовательно включенных позисторов должно быть не более 1650 Ом, при температуре их сопротивление должно быть не менее 4000 Ом.

Гарантийный срок службы позисторов 20000 ч. Конструктивно позистор представляет собой диск диаметром 3.5 мм и толщиной 1 мм, покрытый кремне-органической эмалью, создающей необходимую влагостойкость и электрическую прочность изоляции.

 

Рассмотрим схему позисторной защиты, показанную на рисунке 2.

К контактам 1, 2 схемы (рисунок 2, а) подключаются позисторы, установленные на всех трёх фазах двигателя (рисунок 2, б). Транзисторы VТ1, VT2 включены по схеме триггера Шмидта и работают в ключевом режиме. В цепь коллектора транзистора VT3 оконечного каскада включено выходное реле К, которое подает сигнал на обмотку пускателя электродвигателя.

При нормальной температуре обмотки двигателя и связанных с ним позисторов сопротивление последних мало. Сопротивление между точками 1-2 схемы также мало, транзистор VT1 закрыт (на базе малый отрицательный потенциал), транзистор VТ2 открьт (большой потенциал). Отрицательный потенциал на коллекторе транзисторе VT3 мал, и он закрыт. При этом ток в обмотке реле К недостаточен для его срабатывания.

При нагреве обмотки двигателя сопротивление позисторов увеличивается, и при определенном значении этого сопротивления отрицательный потенциал точки 3 достигает напряжения срабатывания триггера. Релейный режим триггера обеспечивается эммитерной обратной связью (сопротивление в цепи эммитера VТ1) и коллекторной обратной связью между коллектором VT2 и базой VT1. При срабатывании триггера VТ2 закрывается, а VT3 - открывается. Срабатывает реле К, замыкая цепи сигнализации и размыкая цепь электромагнита пускателя, после чего обмотка статора отключается от напряжения сети, двигатель останавливается.

Рисунок 2 – Аппарат позисторной защиты с ручным возвратом: а – принципиальная схема; б – схема подключения к двигателю

После охлаждения двигателя его пуск возможен после нажатия кнопки «возврат», при котором триггер возвращается в начальное положение.

В современных электродвигателях позисторы защиты устанавливаются на лобовой части обмоток двигателя. В двигателях прежних разработок позисторы можно приклеивать к лобовой части обмоток.

Достоинства и недостатки термисторной (позисторной) защиты

  • Термочувствительная защита электродвигателей предпочтительней в тех случаях, когда по току невозможно определить с достаточной точностью температуру электродвигателя. Это касается, прежде всего, электродвигателей с продолжительным периодом запуска, частыми операциями включения и отключения (повторно-кратковременный режим работы) или двигателей с регулируемым числом оборотов (при помощи преобразователей частоты). Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении электродвигателей или выходе из строя системы принудительного охлаждения.
  • Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении двигателей или выходе из строя принудительного охлаждения. Следующей областью применения термисторной защиты является температурный контроль в трансформаторах, жидкостях и подшипниках для их защиты от перегрева.
  • Недостатками термисторной защиты является то, что с термисторами или позисторами выпускаются далеко не все типы электродвигателей. Это особенно касается электродвигателей отечественного производства. Термисторы и позисторы могут устанавливаться в электродвигатели только в условиях стационарных мастерских. Температурная характеристика термистора достаточно инерционна и сильно зависит от температуры окружающей среды и от условий эксплуатации самого электродвигателя.
  • Термисторная защита требует наличия специального электронного блока: термисторного устройства защиты электродвигателей, теплового или электронного реле перегрузки, в которых находятся блоки настройки и регулировки, а также выходные электромагнитные реле, служащие для отключения катушки пускателя или электромагнитного расцепителя.

Виды термисторных реле различных производителей:

Реле термисторной защиты двигателя TER-7 ELCO (Чехия)

  • контролирует температуру обмотки электродвигателя в температ. интервале, данном сопротивл. PTC термистора фиксированный настроенный уровень коммутации
  • в качестве считывающего элемента применяетсчя термистор PTC встроенный в обмотку электродвигателя его производителем, возможно использование внешнего PTC сенсора
  • функция ПАМЯТЬ - реле в случае ошибки блокируется до момента вмешательства персонала (наж. кнопки RESET)
    RESET ошибочного состояния:
    a) кнопкой на передней панели
    b) внешним контактом (на расстоянии по двум проводам)
  • функция контроля короткого замыкани или отключения сенсора , состояние нарушения сенсора указывает мигающий красный светодиодный индикатор
  • выходной контакт 2x переключ. 8 A / 250 V AC1
  • состояние превышение температуры обмотки двигателя указывает светящийся красный светодиодный индикатор
  • универсальное напряжение питания AC/ DC 24 - 240 V
  • клеммы сенсора не изолированы гальванически, но их можно замкнуть с клеммой PE без поломки устройства, в случае питания от сети должен быть подключен нейтраль на клемму A2

Реле термисторной защиты электродвигателя РТ-М01-1-15 (МЕАНДР, Россия)

 

  • контролирует температуру двигателей, оснащенные позисторами (термисторы с положительным температурным коэффициентом - РТС резисторы), встроенные в обмотку двигателя ( производителем).
  • коммутируемый ток 5А/250В (пиковый 16А), контакты реле 1з+1р
  • индикация рабочих состояний:
  • (напряжение питания, срабатывание реле, перегрев двигателя, КЗ датчиков)
  • напряжение питания АС 220, 100, 380 (по исполнениям)

Реле контроля температуры двигателя E3TF01 230VAC (PTC), 1 CO, TELE Серия ENYA (Австрия)

  • контролируемая величина PTC (контр. температуры двигателя  на повышение) от 6 PTC датчиков
  • диапазон измерения общее сопр. холодн. <1,5kΩ клеммы T1-T2 или T1-T3
  • напряжений питания    230V AC
  • максимальный коммутируемый ток 250V, 5A AC (1 перекидной)

Реле контроля температуры двигателя G2TF02 (PTC), 2ПК (требуется модуль TR2) TELE Серия GAMMA (Австрия)

  

  • контролируемая величина PTC (контр. температуры двигателя  на повышение) от 6 PTC датчиков
  • диапазон измерения общее сопр. холодн. <1,5kΩ клеммы T1-T2
  • диапазон напряжений питания спомощью модуля питания TR2 или SNT2 * (устанавливается в реле)
  • напряжений питания    230V AC
  • максимальный коммутируемый ток 250V, 5A AC (2 перекидных)

Реле термисторной защиты двигателя CR-810 F&F ЕвроАвтоматика (Белоруссия)

  • контроль температуры электродвигателей, генераторов, трансформаторов и защита их от перегрева
  • датчики РТС устанавливаются в обмотках электродвигателя производителем и в комплект не входят (термисторы РТС соединенные последовательно от 1 до 6 штук)
  • напряжение питания 230V AC и 24V AC/DC
  • максимальный комутируемый ток 16А, 1 переключающий контакт
  • контроль КЗ в цепи термисторных датчиков
  • с ростом температуры электродвигателя растет сопротивление цепи термисторных датчиков, при достижении более 3000 Ом питание отключается (реле разрывает цепь питания катушки контактора), включение происходит автоматически при снижении температуры и соответсвенно сопротивления до 1800 Ом.

Реле контроля температуры двигателя MTR01, MTR02 BMR (Чехия)

  • Реле контролирует температуру обмотки электрического двигателя. Принцип действия основан на измерении сопротивления термистора, встроенного в двигатель.
  • Устройство также контролирует короткое замыкание или пропадание фазы. Реле имеет один выходной перекидной контакт на ток 8 А.
  • Модификация MTR01 24V/ MTR02 24V предназначена для напряжения питания 24 В. Остальные параметры.
  • MTR02 с гальванической изоляцией
  • Сопротивление PTC в раб. режиме 50 Ω < PTC < 3,3 кΩ
  • Сопротивление PTC в авар. режиме PTC > 3,3кΩ или PTC < 50Ω
  • Отключение аварийного режима PTC < 1,8 кΩ + RESET
  • Номинальный ток 8 A (15А - пиковый ток), 1 перекидной контакт

Реле контроля температуры двигателя BTR-12E BTR Electronic Systems, "METZ CONNECT" (Германия)

  • реле термистор применяется для защиты моторов от термических перегрузок, возникающих при механических перегрузках в приводах или при использовании электродвигателей под перенапряжением. Для регистрации температуры применяется РТС = сопротивление с позитивным температурным коэффициентом, которые позиционируются в месте наибольшего нагрева.
  • выпускается с памятью ошибки и без ЗУ (запоминающее  устройство)
  • напряжение питания 230V AC / 24V AC/DC
  • предельно допустимый ток контактов 6А (1 или 2 переключающих контакта)

Реле термической защиты Grundfos MS 220 C Grundfos/Ziehl (Германия)

  • Реле Grundfos MS 220C предназначено для преобразования термисторного сигнала в релейный и передачи его на пускатель в насосах с мощностью двигателя более 3.0 кВт.
  • напряжение питания AC/DC 24 - 240V (и др. в зависимости от исполнения 110,400V)
  • 1 CO, ток контактов 6А

Реле контроля температуры двигателя серии 71.91 и 71.92 Finder (Италия)

Термисторное реле определения температуры для промышленного применения.

Реле Finder термисторной защиты двигателя [71.91.8.230.0300]

  • 1 нормально разомкнутый контакт, без памяти отказов
  • Питание 24 В переменного/постоянного тока или 230 В переменного тока
  • Защита от перегрузок в соответствии с EN 60204-7-3
  • Положительная предохранительная логическая схема размыкает контакт, если значения измерений выходят за пределы приемлемого диапазона
  • Индикация состояния с помощью светодиода
  • Определение температуры с положительным температурным коэффициентом (PTC)
  • Выявление короткого замыкания с помощью PTC
  • Выявление обрыва провода с помощью PTC

Реле Finder термисторной защиты двигателя (с памятью) [71.92.8.230.0401]

  • Термисторное реле с памятью отказов
  • 2 перекидных контакта
  • Питание 24 В переменного/постоянного тока или 230 В переменного тока
  • Защита от перегрузок в соответствии с EN 60204-7-3
  • Положительная предохранительная логическая схема размыкает контакт, если значения измерений выходят за пределы приемлемого диапазона
  • Индикация состояния с помощью светодиода
  • Определение температуры с положительным температурным коэффициентом (PTC)
  • Память отказов выбирается переключателем
  • Выявление короткого замыкания с помощью PTC
  • Выявление обрыва провода с помощью PTC

Защита асинхронного двигателя - способы и схемы

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

К стандартным и часто встречающимся аварийным ситуациям относятся:

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

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

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

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

Короткие замыкания, а также защита от перегрузок

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

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

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

Тепловая защита

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

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

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

Понижение напряжения и исчезновение фазы

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

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

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

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

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


Что такое «тепловая защита» электродвигателя?

Когда вы видите термин «тепловая защита» или «термически защищенный», используемый в описании электродвигателя, это относится к устройству, находящемуся в двигателе или компрессоре двигателя, которое предназначено для предотвращения опасного перегрева, который может вызвать отказ двигателя.

Назначение термозащиты

Этот перегрев обычно происходит, когда двигатель перегружен, когда подшипник заклинивает, когда что-то блокирует вал двигателя и препятствует его вращению, или когда двигатель просто не запускается должным образом.Неудачный запуск может быть вызван неисправностью пусковых обмоток двигателя.

Термозащитное устройство состоит из одного или нескольких термочувствительных элементов, встроенных в двигатель или мотор-компрессор, а также внешнего устройства управления. Имеется тепловая защита для выключения двигателя при чрезмерном нагреве в цепи двигателя. Эта функция безопасности предотвращает повышение температуры до того, как это может привести к сгоранию двигателя.

Как правило, термозащитные устройства возвращаются в исходное состояние, когда двигатель остывает до безопасной рабочей температуры.Обычно есть видимая красная кнопка, расположенная на стороне проводки двигателя, обычно, хотя и не всегда, напротив вала двигателя. На двигателях, оборудованных таким образом, вы должны нажать эту кнопку, чтобы сбросить и перезапустить двигатель. На других двигателях без кнопки сброса сброс происходит автоматически по мере охлаждения двигателя.

Выключение двигателя из-за срабатывания устройства ограничения температуры неудобно, но, безусловно, лучше, чем необходимость замены двигателя из-за его перегрева.А отключение может предупредить вас о проблемах с двигателем или подключенными устройствами, или о нагрузке, прикрепленной к двигателю. Если двигатель не запускается или перегревается во время работы, это может указывать на то, что срок службы двигателя подошел к концу и его необходимо заменить. Но часто проблема вовсе не в моторе. Например, может быть препятствие на нагрузке, прикрепленной к двигателю, что приводит к чрезмерной нагрузке, которая вызывает нагревание двигателя.

Примеры двигателей с термозащитой

Отстойник - это двигатель, для которого часто встречается этот сценарий.Если водоотливной насос перекачивает воду, заполненную мусором, частицы мусора могут попасть в рабочее колесо и заблокировать вращение двигателя насоса, что приведет к его очень быстрому перегреву. На насосе, оборудованном тепловой защитой, устройство отключит электрический ток к обмоткам двигателя. Это позволит мотору остыть и вполне может уберечь его от полного выхода из строя. Предупрежденный о проблеме из-за того, что двигатель отключается, вы можете очистить крыльчатку и оставить двигатель откачивающего насоса в рабочем состоянии в течение некоторого времени, прежде чем его потребуется замена.

Какие обмотки двигателя?

Обмотки двигателя - это провода внутри двигателя, по которым проходит электрический ток. Обмотки помещены в катушки и обычно наматываются на железный магнитный сердечник, который образует магнитные полюса, когда на него подается напряжение.

Тот же сценарий может быть верен и для других электродвигателей, которые обрабатывают переменные нагрузки, таких как мусороуборочные машины, стиральные машины или пылесосы. Без тепловой защиты такие двигатели могут быть более подвержены перегоранию.

Обычно при покупке оборудования с электродвигателями следует обратить внимание на тепловую защиту. Защищая двигатель от перегрева, он может значительно продлить срок службы двигателя.

Основы встроенной защиты двигателя для начинающих

Зачем нужна защита двигателя?

Во избежание неожиданных поломок, дорогостоящего ремонта и последующих потерь из-за простоя двигателя важно, чтобы двигатель был оборудован каким-либо защитным устройством.В этой статье речь пойдет о встроенной защите двигателя с тепловой защитой от перегрузки, чтобы избежать повреждения и поломки двигателя.

Основы встроенной защиты двигателя для начинающих (на фото: вид установленного внутри двигателя термостата; кредит: johndearmond.com)

Для встроенной защиты всегда требуется внешний автоматический выключатель, в то время как для некоторых встроенных типов защиты двигателя даже требуется реле перегрузки.


Внутренняя защита / Встроенная в двигатель

Зачем нужна встроенная защита двигателя, если двигатель уже оснащен реле перегрузки и предохранителями? Иногда реле перегрузки не регистрирует перегрузку двигателя.

Вот пара примеров этого:

  1. Если двигатель накрыт и медленно нагревается до высокой температуры.
  2. В целом высокая температура окружающей среды.
  3. Если внешняя защита двигателя настроена на слишком высокий ток отключения или установлена ​​неправильно.
  4. Если двигатель в течение короткого периода времени перезапускается несколько раз, ток заблокированного ротора нагревает двигатель и в конечном итоге приводит к его повреждению.

Степень защиты, которую обеспечивает внутреннее защитное устройство, классифицируется в стандарте IEC 60034-11.


Обозначение TP

TP - сокращение от термической защиты. Существуют различные типы тепловой защиты, которые идентифицируются кодом TP (TPxxx) , который указывает:

  • Тип тепловой перегрузки, на которую рассчитана тепловая защита (1 цифра)
  • Количество уровней и тип действие (2 цифры)
  • Категория встроенной тепловой защиты (3 цифры)

Что касается моторов насосов, наиболее распространенными обозначениями TP являются:

  • TP 111 - Защита от замедления перегрузка
  • TP 211 - защита как от быстрой, так и от медленной перегрузки.
Внутренняя защита, встроенная в обмотки

Индикация допустимого уровня температуры при тепловой перегрузке двигателя. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем категория 1.

Символ
(TP)
Техническая перегрузка с вариациями
(1 цифра)
Количество уровней и функциональная область (2 цифры) Категория
(3 цифры)
TP 111 Только медленный (т.е. постоянная перегрузка) 1 уровень при отключении 1
TP 112 2
TP 121 2 уровня при аварийном сигнале и отключении 1
TP 122 2
TP 211 Медленно и быстро (т.е. постоянная перегрузка и состояние блокировки) 1 уровень при отключении 1
TP 212 2
TP 221 2 уровня при аварийном сигнале и отключении 1
TP 222 2
TP 311 Только быстро (т.е.е. состояние блокировки) 1 уровень при отсечении 1
TP 312 2

Информация о том, какой тип защиты применен к двигателю, можно найти на паспортной табличке с использованием TP (тепловая защита ) обозначение согласно IEC 60034-11 .

Как правило, внутренняя защита может быть реализована с использованием двух типов защит:

  1. Тепловые защиты или
  2. Термисторы.

Термозащитные устройства - встроены в клеммную коробку.

В термозащитных устройствах или термостатах используется биметаллический дисковый переключатель мгновенного действия для размыкания или замыкания цепи при достижении определенной температуры. Термозащитные устройства также называются Klixons (торговая марка Texas Instruments).

Когда биметаллический диск достигает заданной температуры, он размыкает или замыкает набор контактов в цепи управления под напряжением. Доступны термостаты с контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима, но одно и то же устройство нельзя использовать для обоих.

Термостаты предварительно откалиброваны производителем и не могут быть отрегулированы. Диски герметично закрыты и размещаются на клеммной колодке.

Верхняя паспортная табличка: TP 211 в двигателе MG 3,0 кВт, оборудованном PTC; Нижняя паспортная табличка: TP 111 в двигателе Grundfos MMG мощностью 18,5 кВт, оборудованном PTC.
Символы теплового выключателя двигателя

Символы (слева направо):

  1. Термовыключатель без нагревателя
  2. Термовыключатель с нагревателем
  3. Термовыключатель без нагревателя для трехфазных двигателей (защита нейтрали)

Термостат может либо активировать цепь аварийной сигнализации , если нормально разомкнут, либо обесточить контактор двигателя , если нормально замкнут и включен последовательно с контактором.

Поскольку термостаты расположены на внешней поверхности концов змеевика, они определяют температуру в этом месте. В случае с трехфазными двигателями термостаты считаются нестабильной защитой от останова или других быстро меняющихся температурных условий.

В однофазных двигателях термостаты действительно защищают от состояния блокировки ротора.

Вернуться к указателю ↑


Термовыключатель - встроен в обмотки

В обмотки также могут быть встроены термозащитные устройства, см. Рисунок ниже.Они работают как чувствительные выключатели питания как для однофазных, так и для трехфазных двигателей. В однофазных двигателях до данного типоразмера двигателя около 1,1 кВт он может быть установлен непосредственно в главной цепи в качестве устройства защиты на обмотке.

Обозначение тепловой защиты

Тепловая защита, подключаемая последовательно с обмоткой или цепью управления в двигателе.

Тепловая защита, встроенная в обмотки.

Klixon и Thermik являются примерами теплового реле. Эти устройства также называются PTO (Protection Thermique à Ouverture).


Термовыключатели, чувствительные к току и температуре: Вверху: Klixons; Внизу: Thermik - PTO
Внутренний фитинг

В однофазных двигателях используется один термовыключатель. В трехфазных двигателях между фазами двигателя размещены 2 последовательно включенных термовыключателя. Таким образом, все три фазы контактируют с термовыключателем.

Термовыключатели могут быть установлены на конце змеевика, но в результате увеличивается время реакции. Коммутаторы должны быть подключены к внешней системе мониторинга.Таким образом двигатель защищен от медленной перегрузки. Термовыключатели не требуют реле усилителя.

Термовыключатели НЕ МОГУТ защитить от заблокированного ротора.

Вернуться к индексу ↑


Как работает термовыключатель?

Кривая справа показывает зависимость сопротивления от температуры для типичного термовыключателя. В зависимости от производителя термовыключателя кривая меняется.

TN обычно составляет около 150–160 ° C.

Зависимость сопротивления от температуры для типичного термовыключателя

Вернуться к указателю ↑


Подключение

Подключение трехфазного двигателя со встроенным термовыключателем и реле перегрузки.


Обозначение TP на схеме

Защита по стандарту IEC 60034-11: TP 111 (медленная перегрузка) . Чтобы работать с заблокированным ротором, двигатель должен быть оснащен реле перегрузки.

Автоматическое повторное включение (слева) и ручное повторное включение (справа)

Где:

  • S1 - Выключатель
  • S2 - Выключатель
  • K 1 - Контактор
  • t - Термовыключатель в двигателе
  • M - Двигатель
  • MV - Реле перегрузки

Термовыключатели могут быть нагружены следующим образом:

U max = 250 В переменного тока
I N = 1.5 A

I max = 5,0 A (ток включения и выключения)

Вернуться к индексу ↑


Термисторы - также встроены в обмотки

Второй тип внутренней защиты - это термисторы или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC) . Термисторы встроены в обмотки двигателя и защищают двигатель от заблокированного ротора, длительной перегрузки и высокой температуры окружающей среды.

В этом случае тепловая защита достигается путем контроля температуры обмоток двигателя с помощью датчиков PTC.Если обмотки превышают номинальную температуру срабатывания, датчик претерпевает быстрое изменение сопротивления относительно изменения температуры.

В результате этого изменения внутренние реле обесточивают управляющую катушку контактора внешнего прерывателя линии. По мере охлаждения двигателя и восстановления приемлемой температуры обмотки двигателя сопротивление датчика уменьшается до уровня сброса.

На этом этапе модуль автоматически перезагружается, если только он не был настроен на ручной сброс.Когда термисторы устанавливаются на концах катушки, термисторы могут быть классифицированы только как TP 111 . Причина в том, что термисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и поэтому они не могут реагировать так быстро, как если бы они были изначально установлены в обмотку.

Термистор / PTC

Термисторная система измерения температуры состоит из датчиков положительного температурного коэффициента (PTC), установленных последовательно из трех - по одному между каждой фазой - и согласованного твердотельного электронного переключателя в закрытом модуле управления.Набор датчиков состоит из трех датчиков, по одному на фазу.

Защита PTC, встроенная в обмотку

Чувствительна только к температуре. Термистор должен быть подключен к цепи управления, которая может преобразовывать сигнал сопротивления, который снова должен отключать двигатель. Используется в трехфазных двигателях.

Сопротивление датчика остается относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур и резко увеличивается при заранее определенной температуре или точке срабатывания.

Когда это происходит, датчик действует как твердотельный термовыключатель , а отключает питание пилотного реле .

Реле размыкает цепь управления машиной для отключения защищенного оборудования. Когда температура обмотки возвращается к безопасному значению, модуль разрешает ручной сброс.

Вернуться к индексу ↑

Ссылка // Grundfos - Motor Book (Загрузить здесь)

Защита от перегрева статора

Перегрев

Все двигатели нуждаются в защите от перегрева в результате перегрузки, остановки ротора или несбалансированного статора токи.Для полной защиты трехфазные двигатели должны иметь перегрузочный элемент в каждой фазе.

Защита статора от перегрева (на фото внизу обмотки статора двигателя; на electric-forensics.com)

Это связано с тем, что обрыв цепи питания силового трансформатора, питающего двигатель, приведет к тому, что в одной фазе двигателя будет протекать вдвое больший ток. двигатель, как в любой из двух других фаз, как показано в

Следовательно, чтобы быть уверенным, что в наиболее сильно нагруженной фазе будет элемент защиты от перегрузки, независимо от того, какая фаза силового трансформатора разомкнута, следует обеспечить перегрузку элементы во всех трех фазах.

Несмотря на желательность использования элементов защиты от перегрузки во всех трех фазах, двигатели мощностью около 1500 л.с. и ниже, как правило, снабжены элементами только в двух фазах, исходя из предположения, что состояние обрыва фазы будет обнаружено и исправлено перед любым мотор может перегреться.

Рисунок 1 - Иллюстрирование необходимости защиты от перегрузки по току в каждой фазе

Однофазные двигатели требуют элемента защиты от перегрузки в только для одного из двух проводов .


Двигатели, не относящиеся к категории основных услуг

За исключением некоторых двигателей основного обслуживания, защита которых будет рассмотрена позже, для двигателей мощностью менее 1500 л.с. обычно используются тепловые реле перегрузки типа реплики или реле длительного действия. реле максимального тока с обратнозависимой выдержкой времени или устройства отключения прямого действия для отключения двигателя от источника питания в случае перегрузки.

Какой тип реле использовать, во многом зависит от личных предпочтений .

При прочих равных условиях тип реплики обычно обеспечивает лучшую защиту, потому что, как показано на рис. 2 , его время-токовая характеристика более близка к характеристике нагрева двигателя во всем диапазоне перегрузки по току; Кроме того, он может учитывать нагревание нагрузки на двигатель до того, как возникла перегрузка.

Рисунок 2 - Типовые характеристики реле нагрева и защиты двигателя.А, мотор; B - ретранслятор реплики; C, реле с обратнозависимой выдержкой времени.

Реле максимальной токовой защиты с обратнозависимой выдержкой времени будет иметь тенденцию к « избыточной защите » при низких токах и к « без защиты » при высоких токах, как показано на рис. 2 .

Однако реле максимального тока очень легко настраивать и тестировать, и оно имеет самосброс. Для двигателей с постоянным номинальным током без эксплуатационного фактора или кратковременной перегрузки защитные реле или устройства должны быть настроены на срабатывание при не более чем примерно 115% номинального тока двигателя.

Для двигателей с коэффициентом эксплуатации 115% отключение должно происходить при не более примерно 125% от номинального тока двигателя . Для двигателей со специальными характеристиками кратковременной перегрузки или с другими эксплуатационными факторами характеристика двигателя будет определять требуемую характеристику отключения, но ток отключения не должен превышать примерно 140% от номинального тока двигателя.

МТЗ с обратнозависимой выдержкой времени типа e ICM 21 - ABB

В каждом случае следует получать рекомендации производителя.

Реле перегрузки также обеспечивают защиту в случае межфазных коротких замыканий, и на практике один набор таких реле служит для обеих целей везде, где это возможно.

Изучение практики ряда энергетических компаний45 показало, что один комплект долговременных реле максимального тока с обратнозависимой выдержкой времени, настроенных на срабатывание от 125% до 150% номинального тока двигателя , используется для комбинированного короткого замыкания. защита цепи и перегрузки второстепенных вспомогательных двигателей; они дополняются реле максимального тока мгновенного действия, настроенными, как уже описано.

Такие реле перегрузки с обратнозависимой выдержкой времени должны выдерживать токи короткого замыкания без повреждений в течение всего времени, необходимого для отключения выключателя. Также должны быть выполнены минимальные требования к количеству реле или устройств для каждой функции.

Двигатели мощностью более 1500 л.с. обычно снабжены датчиками температуры сопротивления, встроенными в пазы статора между обмотками. Если такие датчики температуры предусмотрены, то вместо реле максимального тока дублирующего типа или реле максимального тока с обратнозависимой выдержкой времени используется одно реле, работающее от этих датчиков.

Также должны быть поставлены реле баланса тока , способные работать при 25% или менее небалансе между фазными токами. Если двигатель не имеет датчиков температуры сопротивления, но снабжен реле баланса тока, реле тепловой защиты датчика температуры может быть заменено реле тепловой перегрузки реплики.

Для двигателей со специальным охлаждением или с вентиляцией могут потребоваться другие типы защитного оборудования, кроме рекомендованных здесь.Для таких двигателей необходимо получить рекомендации производителя.

Ссылка 50 дает более полезную информацию по теме защиты промышленных двигателей.


Двигатели Essential-Service

Защита, рекомендованная для некоторых двигателей основного обслуживания , основана на минимизации возможности ненужного отключения двигателя, даже если такая практика иногда может представлять опасность для двигателя.

Другими словами, реле максимального тока с обратнозависимой выдержкой времени с длительным выдерживанием времени предусмотрены для всех номинальных характеристик двигателей, но они просто управляют сигнализацией и оставляют отключение под контролем оператора.

Затем для двигателей , которые могут страдать от блокировки ротора , используются дополнительные реле мгновенного максимального тока, настроенные на срабатывание примерно 200% - 300% номинального тока двигателя, и их контакты соединены последовательно с контакты реле максимальной токовой защиты с выдержкой времени для автоматического отключения выключателя двигателя.

Реле мгновенного действия должны быть реле с высоким уровнем сброса, чтобы они были сброшены, когда ток вернется в норму после того, как начальный пусковой бросок спадет.Защита, обеспечиваемая этим типом оборудования, проиллюстрирована на Рисунок 3 .

Рисунок 3 - Характеристики защиты для двигателей, требующих особого обслуживания. А, мотор; B - реле обратного времени; C, мгновенное реле.

Для двигателей основного обслуживания, для которых требуется автоматическое отключение в дополнение к аварийному сигналу при перегрузках между 115% номинального тока и срабатывании реле максимального тока мгновенного действия, тепловых реле либо дублированного типа, либо температурного сопротивления -детекторный тип следует использовать в зависимости от размера двигателя.

Такие реле допускают работу при перегрузках, насколько это возможно, за пределами точки, в которой будет подан сигнал тревоги, но без повреждения двигателя до такой степени, что его необходимо отремонтировать, прежде чем его можно будет снова использовать.

Ресурс: ИСКУССТВО и НАУКА защитных реле - К. Рассел Мейсон

Как предотвратить перегрев электродвигателей с помощью термозащищенных твердотельных реле

Что делают конвейерные ленты, сборочные линии, медицинское оборудование и т.д. Что общего есть у энергетики, промышленных / коммерческих систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, холодоснабжения, большегрузных транспортных средств и строительных машин и других сложных производственных систем? Электродвигатели.

Большие и дорогие электродвигатели, которые в случае перегрева могут быть повреждены или даже разрушены. Двигатели могут перегреваться по разным причинам - слишком большой перемещаемый вес, заедание конвейерной ленты, работа в условиях высоких температур и колебания напряжения питания - все это может способствовать перегреву. Термозащищенные твердотельные реле (SSR) также могут помочь защитить от кибератак, не позволяя ложным инструкциям заставлять машину работать очень быстро, нагружая ее компоненты и вызывая серьезные повреждения от перегрева.

Для многих из этих больших машин требуется система, подключенная к источнику питания двигателя, которая может определять перегрев и отключать питание двигателя, предотвращая таким образом это повреждение. Во многих случаях это устройство представляет собой электрическое реле, которое включает и выключает питание. Есть два основных типа этих реле - электромеханические (EMR) и SSR.

В чем разница между EMR и SSR?

На протяжении более 150 лет электромеханические реле были стандартным решением для управления этими цепями нагрузки, обеспечивающими питание больших машин.Однако за последние 30 лет или около того SSR захватили значительную долю рынка из-за увеличения срока службы, надежности и гибкости конструкции.

Между EMR и SSR есть существенные различия, особенно с точки зрения срока службы и производительности.

ЭМИ

имеют механическую основу и имеют движущиеся части, что делает их очень восприимчивыми к магнитному шуму, вибрации, ударам и другим внешним воздействиям, которые могут повлиять на износ и срок службы. Напротив, твердотельные реле предлагают прочную, полностью твердотельную электронную конструкцию без движущихся частей, влияющих на износ или точность, тем самым обеспечивая предсказуемую работу и более длительный срок службы.

Средний срок службы EMR находится в диапазоне сотен тысяч циклов по сравнению с пятью миллионами часов для трехфазных SSR. Обладая такой долговечностью, не требующей обслуживания, твердотельные реле часто могут прослужить дольше оборудования, в котором они установлены.

Рис. 1. Технология SSR дает много преимуществ для управления питанием по сравнению с EMR.

В дополнение к более длительному сроку службы, который обеспечивает большую надежность и экономию затрат на замену, SSR обеспечивают более быстрое переключение, чем EMR, что делает их адаптируемыми к более широкому диапазону приложений с высокой мощностью нагрузки.

SSR

работают бесшумно (без нежелательного щелчка, излучаемого EMR) с низким потреблением входной мощности и создают небольшие электрические помехи. Устойчивые к ударам и вибрации, твердотельные реле могут противостоять суровым условиям окружающей среды и продолжать работать точно и надежно, в то время как электронные магнитные реле требуют частой замены, что делает их очень нежелательными в суровых условиях.

SSR

превосходит EMR и в других областях.

Они совместимы с системами управления, невосприимчивы к магнитным помехам и герметизированы для защиты критически важных компонентов.Их твердотельная конструкция позволяет им не зависеть от положения и дает инженерам-разработчикам большую гибкость при установке твердотельных реле в любом месте приложения - сбоку или вверх ногами.

Поскольку они являются твердотельными без каких-либо движущихся частей, твердотельные реле можно безопасно использовать в промышленных помещениях, где наблюдается сильная вибрация без помех в работе, в то время как ЭМИ на механической основе очень чувствительны к позиционированию, ударам и вибрации, что ограничивает конструкцию. параметры.

При всех преимуществах, которые предоставляют SSR, понятно, что они дороже, чем EMR.Несмотря на то, что эта разница в цене значительна, она становится несущественной, если учесть более пяти миллионов часов жизни, которые обеспечивают SSR.

SSR и управление температурным режимом

Поскольку твердотельные реле выделяют тепло при прохождении тока, в их работе, как и в управляемых ими двигателях, присутствует компонент управления температурой.

В случае перегрева диагностика и замена поврежденного твердотельного реле может занять некоторое время, пока сборочная линия или производственная система не работает и не работает, что приводит к сокращению операций и увеличению расходов.

Когда SSR включается для выработки тока, он также выделяет тепло. Отсутствие надлежащей защиты SSR может привести к повреждению реле или нагрузки.

Так как же защитить сам ССР от перегрева?

Чтобы решить эту проблему перегрева, Sensata разработала новую технологию SSR, которая интегрирует термостат в сам SSR, чтобы гарантировать, что реле всегда работает в безопасном или защищенном режиме. Эта новая конструкция отличается своей способностью предотвращать перегрев твердотельного реле, таким образом защищая работу компонентов и системы от возможного повреждения или отключения.

Новый SSR отключает питание входной цепи, когда температура выходит за пределы указанного максимума, определенного требованиями приложения. Питание автоматически включается снова, когда температура снижается до нормального рабочего диапазона. Фаза охлаждения и перезапуска обычно занимает всего несколько минут.

Эта автоматическая тепловая защита осуществляется с помощью встроенного в SSR термостата. Термостат определяет внутреннюю температуру механического интерфейса с металлической пластиной, на которой установлено внутреннее устройство переключения мощности.Если температура превышает нормальный диапазон, он отправляет сигнал на SSR, чтобы отключить питание. Эта встроенная тепловая защита полностью предотвращает условия перегрева, обеспечивая отключение до того, как оборудование может быть повреждено, тем самым экономя время и деньги.

Рис. 2. Твердотельные реле нового поколения имеют тепловую защиту с помощью встроенного в твердотельный реле термостата, предотвращающего перегрев.

Помимо предотвращения перегрева, эта встроенная функция тепловой защиты может помочь в поиске и устранении проблем конструкции в системе.Это может помочь определить неправильную способность теплоотвода в твердотельном реле или системе, неправильную установку, приводящую к недостаточному теплоотводящему контакту, эффективность рассеивания тепла системой и другие проблемы.

Хотя эта конструкция SSR разработана для использования в коммерческом холодильном оборудовании, ее можно адаптировать для других промышленных и производственных приложений. Например, рассмотрим применение конвейерной ленты, где двигатель может заедать, вызывая перегрузку и потенциальное повреждение системы. В этом случае SSR со встроенной тепловой защитой предотвратит возникновение перегрева, отключив конвейерную ленту после достижения заранее определенного порогового значения тепла в термостате SSR.

При литье под давлением, где ограниченное пространство может вызвать повышение температуры в шкафу, тепловая защита предотвращает перегрев твердотельного реле в случае недостаточного радиатора, что позволяет избежать дорогостоящего ремонта. Для систем отопления термозащищенный SSR может помочь отключить нагревательный элемент, если есть проблема с регулятором температуры, которая вызывает разгон, тем самым защищая всю систему.

SSR

представляют собой надежные решения для электронного переключения в приложениях управления нагрузкой и обладают многими преимуществами по сравнению с EMR.Новые, появляющиеся конструкции SSR предлагают интегрированную тепловую защиту, которая может предотвратить перегрев и повысить безопасность, эффективность и долговечность системы. Эта эволюция продукта, несомненно, изменит правила термической защиты для широкого спектра применений.

Перегрев электродвигателя: признаки и решения

Как и любая сложная машина с несколькими движущимися частями, электродвигатели подвержены общим проблемам с производительностью, таким как несоосность, износ подшипников и гармонические искажения.Одна из наиболее частых проблем с производительностью электродвигателей - это перегрев.

Эксперты предполагают, что повышение температуры обмотки двигателя на 18 ° F (10 ° C) может напрямую повлиять на изоляцию компонента и сократить срок его службы на 50%. Это необратимо сказывается на сроке службы вашего оборудования, независимо от того, был ли перегрев временным или длительным.

Поскольку тепло - самый серьезный враг, с которым сталкиваются электродвигатели, возникает вопрос: как предотвратить перегрев и минимизировать затраты на замену или ремонт электродвигателя?

Защита двигателя начинается с понимания наиболее вероятных причин перегрева.

Общие причины перегрева

Ваш электродвигатель представляет собой сложную машину, и для ее бесперебойной работы требуется тщательный баланс факторов окружающей среды и поддерживающих факторов. Перегрев электродвигателя может происходить по разным причинам.

К наиболее частым причинам перегрева относятся:

  1. Неподходящий двигатель : Двигатели бывают разных размеров. Выберите двигатель, который может работать с желаемым напряжением и уровнем производительности, необходимым для вашего проекта.Слишком большой двигатель может расходовать дорогостоящую энергию, а слишком маленький двигатель не сможет выдержать чрезмерную рабочую нагрузку, что приведет к большему стрессу и перегреву.
  2. Неправильное напряжение питания : слишком высокое или слишком низкое напряжение может повредить двигатель. Когда ваш двигатель не имеет нужного напряжения, ему нужно работать тяжелее, что приводит к перегреву деталей.
  3. Плохая окружающая среда : двигателю нужно пространство, чтобы дышать, чтобы он мог работать наилучшим образом.Если ваша машина работает в жарких условиях, ей будет сложно быстро остыть. Оставьте двигателю достаточно места для работы.
  4. Использование не по назначению : Некоторые двигатели могут работать стабильно, тогда как другие предназначены для периодического использования. Убедитесь, что вы используете мотор только в соответствии с его техническими характеристиками. Если вы попытаетесь запустить двигатель с прерывистым режимом работы слишком долго, у него не будет времени для охлаждения между циклами.
  5. Высота : Местоположение вашей компании может повлиять на характеристики вашего двигателя.Ваша машина может не так эффективно охлаждаться на больших высотах, потому что воздух тоньше. Важно выбрать двигатель, рассчитанный на местоположение вашей мастерской.
  6. Отсутствие вентиляции : Если что-то блокирует вентиляционные отверстия для вашего электродвигателя, горячий воздух не выходит наружу и накапливается в системе, вызывая повреждение. Планирование регулярного технического обслуживания двигателя может помочь снизить этот риск.

Как сохранять двигатели в прохладном состоянии

Чтобы избежать проблем, связанных с перегревом, требуется правильное оборудование, тщательное планирование и профилактическое обслуживание.

Первый шаг, который должен сделать профессионал перед покупкой электродвигателя, - это убедиться, что он покупает подходящую машину для правильного применения. Убедитесь, что размер, напряжение и производительность соответствуют вашим конкретным потребностям. Если вы не уверены в своих требованиях, поговорите со специалистом.

После того, как вы выбрали подходящий двигатель для своей компании, найдите для него подходящий вариант в своем промышленном пространстве. Помните, что то, где вы разместите двигатель, повлияет на его вероятность перегрева.Держите его подальше от других источников тепла, оставьте достаточно места и убедитесь, что вентиляционные отверстия свободны.

Когда вы начинаете использовать электродвигатель, не забудьте постоянно контролировать его температуру и производительность на предмет признаков перегрева или износа. Если вы приняли во внимание все возможные проблемы, а ваше оборудование все еще сильно нагревается, это может быть признаком того, что с внутренними компонентами что-то не так. Вам следует попросить профессионала проверить ваш электродвигатель, чтобы получить четкий ответ.

Запланировав регулярные проверки и обслуживание со стороны команды Sloan Electric, вы можете минимизировать риск перегрева вашего электродвигателя.

Как защитить электродвигатели?

В цепь (или цепи) управления должны быть включены защитные устройства для прерывания потока тока к двигателю для защиты от перегрузок или других состояний, опасных для двигателя или ведомой машины, а также для защиты от неправильной или небрежной работы само оборудование.

Наиболее частыми причинами ненормальной работы электродвигателей являются перегрузки, открытое поле, обрыв фазы, обратная фаза, превышение скорости, перегрев подшипников или других механических частей, низкое напряжение или сбой напряжения.

1. Защита от перегрузки:

Перегрузка - это увеличение тока двигателя выше его безопасного предела и может быть вызвано перегрузкой приводимого механизма, низким напряжением в сети или многофазной системой с разомкнутой линией, которая приводит к однофазной работе.Защита от перегрузки является важной характеристикой любого контроллера, который предназначен для надлежащей защиты двигателя и обеспечения максимальной доступной мощности в различных условиях перегрузки и температуры.

Избыточный ток, продолжающийся всего секунду или две, обычно не вызывает серьезных повреждений, поэтому защитное устройство не должно срабатывать при кратковременных перегрузках ограниченной величины. С другой стороны, защитное устройство должно реагировать на длительные и большие перегрузки, которые опасны для двигателя тем, что могут сжечь обмотки и изоляцию.Таким образом, какое бы устройство защиты от перегрузки ни использовалось, оно должно иметь задержку по времени, чтобы гарантировать, что оно сработает только при длительной перегрузке.

Аппарат, имеющий обратнозависимую задержку по времени, отключит двигатель после очень короткого интервала при большой перегрузке, но после относительно длительного интервала при небольшой перегрузке. Такая защита, очевидно, более подходит для большинства целей, поскольку при большой перегрузке температура двигателя повышается быстрее. Эта обратнозависимая характеристика обеспечивается некоторыми специальными типами реле, предохранителем, а также обычным соленоидным реле, снабженным масляной заслонкой.

На защиту от перегрузки или перегрузки по току могут влиять предохранители, электромагнитные и тепловые реле перегрузки. Реле перегрузки или предохранители необходимо размещать только в двух из трех фаз трехфазной машины, если нейтраль системы не заземлена, но их следует размещать на всех трех фазах, если она заземлена. Хотя реле перегрузки дороже предохранителя, оно имеет то преимущество, что оно автоматически сбрасывается при повторном включении переключателя. Выбор конкретного защитного устройства зависит от номинальной мощности, типа и назначения двигателя, пускового режима и характера перегрузки.

2. Защита открытого поля: Двигатели

постоянного тока большого размера могут достигать опасно высокой скорости с потерей возбуждения поля, в то время как двигатели малых размеров могут не гоняться из-за трения и т. Д. Реле потери поля доступны для защиты шунтирующих двигателей постоянного тока или двигателей с составной обмоткой от потери возбуждения поля. Существуют различные схемы пускового оборудования для синхронных двигателей постоянного и переменного тока.

3. Защита от обрыва фазы:

Это состояние может быть вызвано перегоревшим предохранителем, обрывом соединения или разрывом линии.Если двигатель находится в состоянии покоя во время обрыва фазы, ток статора возрастет и останется на очень высоком уровне, но двигатель останется неподвижным, и, таким образом, обмотки могут быть повреждены из-за плохой вентиляции. Опасные условия могут существовать также во время работы двигателя.

4. Защита от перефазировки:

Если поменять местами две фазы питания трехфазного асинхронного двигателя, направление вращения двигателя изменится на противоположное.Это известно как смена фаз. При эксплуатации лифтов и в промышленности это может привести к серьезным повреждениям. Доступны реле обрыва фазы и реверса фазы. Они защищают двигатель, машины и персонал от опасностей обрыва фазы или обратной последовательности фаз.

5 . Защита от превышения скорости:

Для некоторых двигателей возможны завышенные скорости, которые могут повредить приводимую машину, материалы в производственном процессе или двигатель.Защита от превышения скорости может включать точный выбор и использование контрольного оборудования для таких приложений, как бумажные и полиграфические предприятия, сталелитейные заводы, перерабатывающие предприятия и текстильная промышленность.

Центробежное устройство работает с определенной заданной скоростью, обычно примерно на 20 процентов выше нормальной, и вызывает остановку двигателя.

6 . Защита от перегрева подшипников:

Защита от перегрева подшипников или других механических частей может быть обеспечена путем размещения термопар в требуемых ситуациях и расположения таким образом, чтобы при достижении температуры определенного значения срабатывали реле, и приводился к отключению двигателя или срабатыванию аварийных сигналов. звено.

7 . Защита от низкого напряжения:

Эта защита необходима частично для предотвращения повреждения двигателя и его ведомой машины из-за сильных токов при включении полного номинального напряжения после временного отключения, а частично для защиты оператора оборудования. Расцепитель низкого напряжения обычно состоит из простого соленоида, удерживаемого напряжением источника питания, который заставляет пусковое оборудование возвращаться в положение «выключено» при сбое питания.

В дополнение к упомянутым выше характеристикам для защиты от неисправностей двигателя или ведомой машины, также должна быть предусмотрена защита от неосторожного обращения с ручным приводом или неправильной работы автоматического оборудования из-за залипания реле или контакторов или загрязнения контактов.

Основная опасность с ручным приводом - это слишком быстрое движение пускового рычага, и этого можно избежать, установив механический храповик, чтобы рычаг не перемещался более чем на один шаг за раз.Другая возможность - запуск машин постоянного тока со слабым полем, приводящим к излишне сильному току для обеспечения заданного крутящего момента. Для защиты от такой возможности могут быть предусмотрены механические или электрические блокировки.

Механическая блокировка может состоять из металлического плунжера, приводимого в действие рычагом полевого реостата, который предотвращает перемещение пускового рычага, за исключением случаев, когда реостат находится в положении полного поля. В электрической блокировке плунжер управляется соленоидом, который возбуждается только тогда, когда поле полностью включено.Аналогичные блокировки должны быть предусмотрены в управляющем оборудовании для коллекторных электродвигателей переменного тока, используемых для управления скоростью путем переключения щеток; главный выключатель не должен замыкаться, если щетки не находятся в низкоскоростном положении.

При полностью автоматическом оборудовании всегда существует вероятность того, что один или несколько ускоряющих контакторов останутся замкнутыми после обесточивания из-за грязи, забившей их движение. Однако этого можно избежать, поместив на подвижный рычаг вспомогательные контакты, которые замыкаются, когда контактор разомкнут.Эти контакты соединены последовательно с кнопкой запуска, так что последняя не работает, если какой-либо из контакторов остается замкнутым.

Что такое тепловые реле перегрузки и какие компоненты они защищают?

Тепло является основным фактором в работе и сроке службы двигателя, и одним из основных источников нагрева двигателя является ток, протекающий через обмотки двигателя. Поскольку нагрев является неизбежным условием работы двигателя, важно защитить двигатель от перегрева или тепловой перегрузки.

В предыдущем посте мы описали несколько типов датчиков, которые могут напрямую измерять температуру обмоток двигателя. Но в некоторых случаях - особенно для асинхронных двигателей переменного тока - нагрев двигателя можно измерить косвенно с помощью тепловых реле перегрузки, которые определяют температуру двигателя, контролируя величину тока, подаваемого на двигатель.


Тепловые реле перегрузки подключаются последовательно с двигателем, поэтому ток, протекающий к двигателю, также проходит через реле перегрузки.Когда ток достигает или превышает заданный предел в течение определенного времени, реле активирует механизм, который размыкает один или несколько контактов, чтобы прервать прохождение тока к двигателю. Реле тепловой перегрузки классифицируются по классу срабатывания, который определяет время, в течение которого может произойти перегрузка, прежде чем реле сработает или отключится. Обычные классы поездки - 5, 10, 20 и 30 секунд.

Учет времени, а также тока важен для асинхронных двигателей переменного тока, потому что они потребляют значительно больше, чем их полный номинальный ток (часто 600 процентов или более) во время запуска.Таким образом, если реле немедленно сработает при превышении тока перегрузки, двигатель будет испытывать трудности с запуском.


Существует три типа тепловых реле перегрузки - биметаллические, эвтектические и электронные.

Биметаллические тепловые реле перегрузки (иногда называемые нагревательными элементами) изготовлены из двух металлов с разными коэффициентами теплового расширения, которые скреплены или соединены вместе. Обмотка, намотанная на биметаллическую полосу или размещенная рядом с ней, проводит ток.

В биметаллическом тепловом реле перегрузки нагрев из-за протекания тока заставляет биметаллическую полосу изгибаться в одну сторону, активируя механизм отключения.
Изображение предоставлено: Siemens

Поскольку ток, протекающий через реле (и, следовательно, через двигатель), нагревает биметаллическую полосу, два металла расширяются с разной скоростью, заставляя полосу изгибаться в сторону с более низким коэффициентом термическое расширение. Когда полоса изгибается, она приводит в действие нормально замкнутый (NC) контактор, заставляя его размыкаться и прекращая прохождение тока к двигателю.Как только биметаллическое реле остынет и металлические полосы вернутся в свое нормальное состояние, цепь автоматически сбрасывается, и двигатель можно перезапустить.

Эвтектические тепловые реле перегрузки используют эвтектический сплав (комбинация металлов, плавящихся и затвердевающих при определенной температуре), помещенные в трубку и подключенные к обмотке нагревателя. Ток питания двигателя протекает через обмотку нагревателя и нагревает сплав. Когда сплав достигает достаточной температуры, он быстро превращается в жидкость.

В эвтектическом реле тепловой перегрузки нагрев из-за протекания тока вызывает быстрое разжижение эвтектического сплава, активируя механическое устройство, которое размыкает реле.
Изображение предоставлено: Rockwell Automation

В твердом состоянии сплав удерживает на месте механическое устройство, например пружину или трещотку. Но когда сплав плавится, механическое устройство срабатывает, размыкая контакты перегрузки. Подобно биметаллической конструкции, эвтектическое реле тепловой перегрузки не может быть сброшено до тех пор, пока сплав не остынет и не вернется в исходное твердое состояние.

Электронные тепловые реле перегрузки более точны и надежны, чем конструкции нагревателей, и могут предоставлять данные для диагностики и профилактического обслуживания.
Изображение предоставлено: ABB

Электронные тепловые реле перегрузки измеряют ток электронным способом, а не полагаются на механизм нагревателя, и поэтому они нечувствительны к изменениям температуры окружающей среды. Они также менее склонны к «неприятным» или ложным срабатываниям. Электронные реле перегрузки могут предоставлять такие данные, как процент использования тепловой мощности (% TCU), процент ампер полной нагрузки (% FLA), время до отключения, текущий среднеквадратичный ток и ток замыкания на землю - информация, которая может помочь операторам проводить диагностику. и предсказать, когда реле может сработать.

Электронные устройства также могут защищать двигатели от потери фазы (также называемой обрывом фазы), которая возникает, когда одна фаза тока равна нулю ампер, часто из-за короткого замыкания или перегорания предохранителя. Это заставляет двигатель потреблять чрезмерный ток на оставшихся двух фазах и приводит к значительному нагреву двигателя.


Тепловые реле перегрузки обычно являются частью пускателя двигателя, который включает реле перегрузки с контактами. Важно отметить, что тепловые реле перегрузки предназначены только для защиты двигателя от перегрева и не срабатывают при коротком замыкании, поэтому для защиты цепи необходимы дополнительные предохранители или автоматические выключатели.


.

alexxlab

leave a Comment