Зателефонуйте нам: 095 348 9731, ‎068 993 1998

Зелений тариф

Електрична тепла підлога Nexans

СТЕМ - продаж та монтаж сучасного електрообладнання.

Хочете придбати товар, який вам сподобався по найкращій ціні - відвідайте наш

інтернет магазин

ВКПП АНОЯ Матеріали для електромонтажу
Untitled Document

Новини

 

Сонячні батареї

Комплекти для зеленого тарифу

 

Untitled Document

Вибір пристрою захисту асинхронного двигуна

Ціна на пристрої захисту двигунів

Соркінд Михайло, ст. менеджер ТзОВ «Новатек-Электро»

Сучасні стандарти більшості країн світу, включаючи і Україну, пред'являють все більш високі вимоги до безпечної експлуатації асинхронних електродвигунів (далі по тексту АД). Високі показники надійності і довговічності АД можливі тільки за умови їх експлуатації при номінальних або близьких до них режимах, що можна забезпечити тільки установкою належного захисту. Всі з перерахованих в статті "види поломок асинхронних двигунів" пристроїі служать для швидкого, протягом частки секунди, визначення характеру і ступеня пошкодження двигуна і локалізації аварійної ділянки шляхом відключення його від решти схеми електропостачання. Але, разом з тим, кожен з них має і цілий ряд істотних недоліків, що впливають на якість їхньої роботи: одні відрізняються невиправданою вибірковістю, в інших відсутня налаштування процесу пуску, треті не реагують на струми короткого замикання. або перевантаження і т. д. Для того, щоб правильно вибрати захисний пристрій, необхідно знати, як і від якої аварії захищає конкретний пристрій, принцип їх дії і конструктивні особливості.

Струмозалежні захисні пристрої: запобіжники, автоматичні вимикачі (автомати).

Запобіжники призначені для захисту електричних мереж від перевантажень і коротких замикань. Конструктивно вони складаються з корпусу з електроізоляційного матеріалу і плавкої вставки, вибраною з такого розрахунку, щоб вона плавилася перш, ніж температура двигуна досягне небезпечних меж в результаті протікання струмів перевантаження або короткого замикання. Включаються запобіжники послідовно в коло, що захищається..

Запобіжники здатні захистити асинхронний двигун, тільки від струмів короткого замикання, що в 10-100 разів перевищують номінальні струми. Струми ж перевантаження або інші струмові аварії, вони будуть сприймати як пускові струми, не реагуючи на них. У кращому випадку, вони здатні відключити електродвигун тільки через кілька хвилин, що може привести до перегріву обмоток і до аварії асинхнонного двигуна. Тому, для захисту електродвигунів від короткого замикання в ньому самому або в підвідному кабелі, використовують запобіжники з більш пологою струмо-часовою характеристикою . Вони здатні витримувати, не розплавляючись, струми, що в 5-10 разів перевищують номінальні протягом 10 с, що цілком достатньо для запуску двигуна. Для захисту від перевантаження необхідно використовувати інші пристрої.

Запобіжники абсолютно не здатні захищати від аварій, пов'язаних з аваріями мережевої напруги, від аварій, пов'язаних з порушенням режимів роботи асинхронного двигуна або тепловим перевантаженням, а також від режиму холостого ходу двигуна. У той же час, при однофазному короткому замиканні, а ​​іноді при сильному перекосі фаз вони, як правило, відключають тільки одну фазу, що призводить до аварійного режиму роботи на двох фазах.

Автоматичні вимикачі (автомати)

Призначені для включення і відключення асинхронних електродвигунів і інших приймачів електроенергії, а також для захисту їх від струмів перевантаження і короткого замикання.

Автомати поєднують в собі функцію рубильника, запобіжника і теплового реле. Забезпечують одночасне відключення усіх трьох фаз у разі виникнення аварійних ситуацій. У робочому режимі включення і відключення проводиться вручну; в аварійному режимі він відключається автоматично електромагнітним або тепловим розщеплювачем.

Важливою складовою частиною автомата є розщеплювач, який контролює заданий параметр мережі, що захищається і впливає на розєднювальний пристрій, що відключає автомат. Найбільшого поширення набули розщеплювачі наступних типів:

- електромагнітні, для захисту від струмів короткого замикання;
- теплові для захисту від перевантажень;
- комбіновані;

Електромагнітний розчіплювач складається з котушки з рухомим сердечником і поворотної пружини. При протіканні по котушці струму короткого замикання сердечник миттєво втягується і впливає на відключючу рейку механізму вільного розчеплення.

Тепловий розчіплювач являє собою біметалічну пластину, з'єднану послідовно з контактом. При нагріванні її струмом перевантаження вона згинається і впливає на ввідмикаючу рейку механізму вільного розчеплення з зворотньо залежною витримкою часу.

Вибір автоматичних вимикачів проводиться за номінальним струмом, характеристикою спрацьовування, відмикаючою здатністю, умовам монтажу та експлуатації. Правильний вибір характеристики автоматичного вимикача є запорукою його своєчасного спрацьовування.

Тип B K = 3-6. Побутове застосування, де струм навантаження невисокий і струм короткого замикання може потрапити в зону роботи теплового, а не електромагнітного розчеплювача.

Тип C K = 5-10. Побутове і промислове застосування: для двигунів з часом пуску до 1 сек, навантаження з малими індуктивними струмами (холодильних машин і кондиціонерів).

Тип D K більш 10Iн. Застосування для потужних двигунів із затяжним часом пуску.

Для вибору автоматичного вимикача по відмикаючій здібності необхідно виконати розрахунок очікуваного струму короткого замикання. Як показує практика, для більшості типу мереж його значення не перевищує 4,5 кА.

Теплові розчеплювачі, що застосовуються в автоматичних вимикачах, чутливі до нагрівання від сторонніх джерел. У практиці нерідко трапляється, що розчеплювач проміжного полюсу при номінальному режимі відключається тільки через нагрівання сусідніх полюсів. Це призводить до обмеження області його роботи.

Навантажувальна характеристика більшості автоматичних вимикачів залежить від температури навколишнього середовища: при її зниженні коефіцієнт навантаження збільшується, при підвищенні - падає. Це обмежує можливість їх використання в умовах жорсткого температурного режиму експлуатації, особливо в гарячих цехах або в умовах відкритого повітря.

Для забезпечення контролю за іншими видами аварій автоматичні вимикачі постачають цілим рядом додаткових пристроїв.

Розчеплювач мінімальної напруги відключає автомат при неприпустимому зниженні напруги, нижче 0,7Uн, розчеплювач нульової напруги спрацьовує при напрузі в мережі менш 0,35Uн, де Uн - номінальна напруга в мережі.

Незалежний розчіплювач призначений для дистанційного відключення автоматичного вимикача, електромагнітний привід для дистанційного оперування вимикачем. Розчеплювач струмів витоку на землю забезпечує безперервний контроль за станом ізоляції установки, захист від небезпеки спалаху або вибуху.

Мотор автомати

Спеціально для захисту електродвигунів були розроблені так звані мотор-автомати. На відміну від стандартного автомата, мотор-атомати мають цілий ряд особливостей:

- номінальний струм електромагнітного розчеплювача становить 12-14 Iнр, що відповідає режиму роботи на індуктивному навантаженні (AC-3);
- високу електродинамічну стійкість до 100 кА;
- важіль або кнопки керування електроприводом на корпусі;
- вбудовані або навісні швидкомонтовані додаткові контакти, що спрацьовують при перевантаженнях або короткому замиканні.

Рознесення функцій захисних пристроїв на кілька незалежних пристроїв створює масу незручностей при монтажі та експлуатації. Кожне з них не володіє універсальністю і підходить тільки до конкретного автоматичного вимикача. Тому перед розробниками гостро постала проблема створення універсального пристрою.

Останні покоління автоматичних вимикачів забезпечені т.зв. електронними розчеплювачами, що здійснюють комплексний захист електродвигуна і об'єднуючими в одному пристрої функції всіх вищеперелічених розчеплювачів. Вони виконані на базі мікропроцесорної техніки, гарантують високу точність спрацьовування, надійність і стійкість до температурних режимів. Електроживлення, необхідне для правильної роботи, забезпечується безпосередньо трансформаторами струму розчеплювача.

Захисні розчеплювачі складаються з трьох або чотирьох трансформаторів струму (залежно від типу мережі), електронного блоку і механізму розчеплення, який впливає безпосередньо на механізм вимикача. Для управління магнітним пускачем додатково буде потрібно допоміжний блок управління, що дозволяє управляти контактором в разі аварії (за винятком короткого замикання).

За допомогою DIP - перемикачів, розміщених на передній панелі пристрою або за допомогою спеціального електронного блоку настройки, програмується певний набір параметрів і функцій розчеплювача. Крива спрацьовування вимикача, максимально наближена до робочої характеристиці АД

Автоматичні вимикачі, оснащені електронними розчеплювачами, забезпечують достатній захист двигуна від перевантаження при роботі в нормальному режимі з малою кількістю включень, недовгими запусками і помірними пусковими струмами. Режим теплової пам'яті, що дозволяє обчислювати температуру двигуна при відключенні, можливий тільки при наявності додаткового джерела живлення. Ці вимикачі абсолютно неефективні при роботі в старт-стоп режимі (> 60 вкл. / год) і при важкому запуску. Якщо теплові постійні часу електродвигуна і електронного розчеплювача не збігаються, то при налаштуванні на номінальний струм двигуна, автоматичний вимикач може спрацювати занадто рано або не розпізнати режим перевантаження. Обмеження робочих циклів автоматичного вимикача (кількості включень-відключень), тягне за собою використання в таких схемах контактора, що має більшу кількість циклів комутації і кращу комутуючу здатність. Але для підключення до нього розчеплювача потрібно допоміжний блок керування. Додаткові (допоміжні) пристрої необхідні також для настроювання і тестування блоку, що призводить до значного подорожчання пристрою і ускладненню режиму його експлуатації.

Теплові захисні пристрої: теплові реле (розчеплювачі).

Теплові реле застосовуються для захисту електродвигунів від перевантажень неприпустимої тривалості, а також від обриву однієї з фаз.

Конструктивно являють собою набір біметалевих розчеплювачів (по одному на кожну фазу), по яких протікає струм електродвигуна, який спричиняє теплову дію. Під дією тепла відбувається вигин біметалічної пластини, що приводить у дію механізм розчеплення. При цьому відбувається зміна стану допоміжних контактів, які використовуються в ланцюгах управління і сигналізації. Реле забезпечуються біметалічним температурним компенсатором із зворотним прогином по відношенню до біметалічної пластинам для компенсації залежно від температури навколишнього середовища, володіють можливістю ручного або автоматичного взводу (повернення).

Реле має шкалу, калібровану в амперах. У відповідності з міжнародними стандартами шкала повинна відповідати значенню номінального струму двигуна, а не струму спрацьовування. Струм неспрацьовування реле становить 1,05 I ном. При перевантаженні електродвигуна на 20% (1,2 I ном), відбудеться його спрацьовування відповідно до струмо-часової характеристики [

Вибір реле проводиться по кривим спрацьовування , з урахуванням холодного і теплого старту електродвигуна. Характерним параметром вибору є перевантажувальна здатність електродвигуна: Kp = Ia / In, де Ia - пусковий струм; In - номінальний струм і мінімальний час пуску tE, зазначені в паспортних даних на електродвигун. Крива спрацьовування при холодному пуску повинна проходити нижче точки з цими координатами.

Реле, залежно від конструкції, можуть монтуватися безпосередньо на магнітні пускачі, в корпуси пускачів або на щити. Правильно підібрані теплові реле захищають осинхронний двигун не тільки від перевантаження, а й від заклинювання ротора, перекосу фаз і від затягнутого пуску.

Недоліком теплових реле є те, що важко підібрати реле з наявних так, щоб струм теплового елемента відповідав струму електродвигуна. Крім того, самі реле вимагають захисту від короткого замикання, тому в схемах повинні бути передбачені запобіжники або автомати. Теплові реле не здатні захистити двигун від режиму холостого ходу або недовантаження, причому навіть при обриві однієї з фаз. Оскільки теплові процеси, що відбуваються в біметалах, носять досить інерційний характер, реле погано захищає від перевантаження, пов'язаного з швидкозмінним навантаженням на валу електродвигуна.

Якщо нагрів обмоток обумовлений несправністю вентилятора (погнуті лопаті або прослизання на валу), забрудненням ребристої поверхні двигуна, теплове реле теж виявиться безсилим, так як споживаний струм не зростає або зростає незначно. У таких випадках, тільки вбудований тепловий захист здатний виявити небезпечне підвищення температури і вчасно відключити двигун.

Термочутливі захисні пристрої: термістори, термостати.

Термочутливі захисні пристрої відносяться до вбудовуваного теплового захисту електродвигуна. Розташовуються у спеціально передбачених для цієї мети гніздах в лобових частинах електродвигуна (захист від заклинювання ротора) або в обмотках електродвигуна (захист від теплового перевантаження). В основному їх можна розділити на два типи: термістори - напівпровідникові резистори, що змінюють свій опір залежно від температури і термостати - біметалічні вимикачі, що спрацьовують при досягненні деякої критичної температури.

Термістори основному діляться на два класи: PTC типу - напівпровідникові резистори з позитивним температурним коефіцієнтом опору і NTC типу - напівпровідникові резистори з негативним температурним коефіцієнтом опору. Для захисту електродвигунів використовуються в основному PTC термістори (позістори), що володіють властивістю різко збільшувати свій опір, коли досягнута деяка характеристична температура T Ref . Стосовно двигуна, це максимально допустима температура нагріву обмоток статора для даного класу ізоляції. Три PTC -термістора з'єднані послідовно і підключені до входу електронного блоку захисту. Блок налаштований таким чином, що при перевищенні сумарного опору кола спрацьовує контакт вихідного реле, керуючий розчеплювачем автомата або котушкою магнітного пускача. Термісторний захист бажаніший в тих випадках, коли по струму неможливо визначити з достатньою точністю температуру двигуна. Це стосується, насамперед, двигунів з тривалим періодом запуску, частими операціями включення і відключення (повторно-короткочасний режим) або двигунів з регульованим числом обертів (за допомогою перетворювачів частоти). Термісторний захист ефективний також при сильному забрудненні двигунів або виході з ладу системи примусового охолодження.

Недоліками даного виду захисту є те, що з датчиками випускаються далеко не всі типи двигунів. Це особливо стосується двигунів вітчизняного виробництва. Датчики можуть встановлюватися лише в умовах стаціонарних майстерень. Температурна характеристика термістора досить інерційна й сильно залежить від температури навколишнього середовища і від умов експлуатації самого двигуна. Вони вимагають наявності спеціального електронного блоку: термісторного пристрою захисту двигунів, теплового або електронного реле перевантаження, в яких знаходяться блоки настройки і регулювання, а також вихідні електромагнітні реле, що служать для відключення котушки пускача або електромагнітного розчеплювача.

Для більш оперативного реагування на наднормативні підвищення температури обмотки статора, в корпус двигуна вбудовують біметалічні вимикачі (термостати).

Термостати, їх іноді ще називають реле температури, представляють із себе біметалічні регулятори, що працюють за принципом температурного відсічення. Принцип роботи термостата заснований на температурній деформації металу з різним коефіцієнтом теплового розширення. Складаються з нерухомої контактної пластини, закріпленої в корпусі, біметалічної мембрани, що вигинається в залежності від температури і рухомої контактної групи, прикріпленої до неї стрижнем. Для захисту двигунів зазвичай використовуються три (по одному на кожну обмотку) нормально замкнутих термостата, включених послідовно і підключених безпосередньо до схеми управління двигуном. При перевищенні критичної температури обмотки вони миттєво розривають своє коло, що призводить до відключення двигуна.

Більшість з описаних захисних пристроїв, що працюють за принципом вимірювання прямої або непрямої теплової дії струму, дуже погано реагують на аварії, пов'язані з аваріями мережевої напруги. Для захисту від такого виду аварій використовують реле напруги і контролю фаз.

Реле напруги і контролю фаз (монітори напруги).

Призначені для постійного контролю параметрів мережевої напруги і керування трифазними електроустановками у тому числі, шляхом відключення їх від електричної мережі у разі настання аварійних режимів: неприпустимих перепадів напруги (скачки і провали напруги); обриви, злипання, перекоси, порушення послідовності фаз і подальшого автоматичного повторного включення електродвигуна після повернення параметрів мережі в норму, якщо інше не передбачено технологічним процесом.

Як показує статистика, до 80% аварій електродвигуна, безпосередньо або опосередковано пов'язані саме з аваріями мережевої напруги. Для захисту асинхронного двигуна найбільш доцільне застосування т. Н. моніторів напруги, контролюючих кілька видів мережевих аварій.

Більшість із присутніх на ринку реле напруги, не володіють зазначеної універсальністю. Одні з них контролюють тільки обрив фаз, інші перевищення або пониження напруги, треті перекіс фаз і т.д. Це призводить до необхідності використання кількох аналогічних реле одночасно, що невиправдано ускладнює і здорожує схему, призводить до підвищеного енергоспоживання і тепловиділення, зменшує надійність.

По схемотехніці даний клас реле умовно можна розділити на дві групи: аналогові і цифрові. Про переваги цифрової техніки перед аналоговою сказано досить багато. Відзначимо лише, що характеристики аналогових реле напруги дуже сильно залежать від параметрів самої вимірюваної напруги і температури навколишнього середовища. Їх відрізняє низька надійність, великі габарити і підвищене енергоспоживання, робота по пікових значеннях напруги, так як. засобами аналогової техніки практично неможливо обчислити діюче значення напруги.

Мікропроцесорні реле напруги здатні в одному малогабаритному пристрої поєднати більшість функцій, виробляють роботу за діючим значенням напруги, розрізняють види аварій, мають безліч регульованих і параметрів, що настроюються. Спеціально для захисту асинхронного двинуна у кращих зразків реле мається незалежна регульована (або «зашита») уставка по мінімальній напрузі для відбудови від пускових просадок. Суміщати цю уставку з часом реакції (спрацьовування) реле неприпустимо, тому точно з такою ж затримкою реле буде реагувати і на важкі аварії, такі як обрив фаз або сильний перекіс. Такі монітори мають регулювання АПВ в широких межах (для управління обладнанням з тривалими перехідними процесами), а також можливість контролю контактів магнітного пускача. Остання функція найбільш актуальна для потужних двигунів або для двигунів, що працюють в старт-стопного режимі (наприклад, для електродвигунів компресорів).

Підсумовуючи, все вищевикладене можна зробити висновок по загальних недоліках традиційних захисних пристроїв:

- невиправдана вибірковість спрацьовування, що не піддається коректуванню (спрацьовування при допустимих робочих режимах і неспрацювання при аварійних режимах);
- відсутність відбудови від процесу пуску (якщо пускові струми перевищують номінальні в 5-10 разів, необхідно загрубляти час реакції реле, що практично виключає функцію захисту);
- неможливість відключення загальмованого ротора за певний мінімальний час;
відсутність сигналу про початок перевантаження;
- неузгодженість струмо-часової характеристики з перевантажувальної кривої двигуна;
- нездатність точного визначення критичного тепла, накопиченого двигуном.

Навіть найкращі пристрої захисту не вирішують повністю задачу з захисту АД від механічних перевантажень, пошкоджень силового кабелю живлення, перекосу фазних струмів, пов'язаних з внутрішніми аваріями двигуна або з погіршенням опору ізоляції обмоток.

Повноцінний захист здатний здійснювати пристрій, який буде не тільки контролювати мережеву напруга, фазні струми, що протікають в обмотках АД, але і зіставляючи обидва ці параметри між собою робити висновки про наявність тієї чи іншої аварії.

Універсальні пристрої захисту АД.

Спроби створити ефективний захист робиться різними виробниками постійно. Найбільше поширення отримали дві ідеології: куто-фазовий метод, реалізований в більшості імпортних дорогих пристроїв і контроль параметрів роботи двигуна за величиною діючого значення струму в кожній з живильних фаз, покладений в основу вітчизняних пристроїв.

Завдання створення захисного пристрою виявилася досить складною. По-перше, струм необхідно вимірювати якомога точніше, адже відомо, що тривала робота АД всього лише при 5% перевантаженні скорочує термін його служби в 10 разів. По-друге, у зв'язку з сильною несинусоїдальністю кривої струму, необхідно визначати діюче значення струмів, включаючи гармонійний аналіз, щоб врахувати значення вищих гармонік, що роблять найбільш шкідливий вплив на пускові та робочі характеристики двигуна. Робота по пікових значеннях (тривалим фронтом) або по якимсь усередненим сумам призводить до помилкових спрацьовувань. У третє, необхідно забезпечити відбудову від 7-8 кратних пускових струмів, одночасно забезпечивши відключення двигуна навіть при невеликих тривалих перевантаженнях. По-четверте, захист повинен бути «розумним», так як, час спрацьовування повинно залежати від струму. У п'яте, необхідно відключати недовантажений двигун при виникненні неприпустимою асиметрії струмів, так, як це призводить до биття ротора. У шостих, необхідно враховувати тепло, що виділяється при пусках двигуна, так як, при частих пусках двигун може перегрітися пусковими струмами, маючи на валу навантаження значно нижче номінальної. Крім усього іншого, необхідно розрізняти види аварій, і по кожній з них приймати своє рішення: можна чи не можна включати двигун повторно.

Більшість з представлених на ринку пристроїв так званого струмового захисту, мало чим відрізняються один від одного за своїми функціональними можливостями і мають загальні недоліки: низька точність виставлення струмів, спрацьовування по максимально допустимому струму, відсутність вимірювання напруги та ін.

Лише зовсім недавно з'явилися недорогі вітчизняні пристрої, в яких функції захисту реалізовані не гірше, а в деяких, за сукупністю параметрів, навіть краще, ніж у більшості імпортних аналогів, включаючи вбудовані захисту перетворювачів частоти та пристроїв плавного пуску. Такі пристрої об'єднує наявність в вимірювальному колі трансформаторів струму, які контролюють робочі струми, що протікають в обмотках статора, цифрова обробка сигналу, безліч контрольованих параметрів, простота конструкції.

Подальший розвиток бачиться в створенні таких же якісних і недорогих вітчизняних пристроїв плавного управління пуском і регулювання швидкістю обертання АД, при збереженні всіх функцій захисту. Такі пристрої повинні виключати більшість причин, що ведуть до виникнення аварійних режимів: великі пускові струми, струмові перевантаження, механічні перевантаження ін., Шляхом зміни напруги і частоти живильної мережі. Вони дозволять оптимізувати роботу АД в різних режимах, забезпечити плавний пуск, безступінчасте регулювання швидкістю, рівномірне обертання двигуна в зоні перевантажень, високі показники ефективності (к.к.д. і коефіцієнт потужності), поліпшать динаміку роботи електроприводу. Це дасть можливість знизити знос механічних ланок, продовжить термін служби обмоток статора і в цілому АТ, зменшить енергоспоживання і споживання реактивної потужності.

Ціна на пристрої захисту двигунів

Ми відправляємо службами доставки в будь-який куточок України

Кабельний підігрів трубопроводів

стабілізатор напруги Частотний перетворювач

Кабельний обіргів, альтернативна енергетика - 095 820 5556

Електромонтаж 050 373 9418 Інтернет-магазин - 067 177 8308