Электрическая схема защиты двигателей от токов перегрузки - Авто журнал "Гараж"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электрическая схема защиты двигателей от токов перегрузки

Защита электродвигателей. Схема защиты асинхронных электродвигателей

При эксплуатации асинхронных электродвигателей, как и любого другого электрооборудования, могут возникнуть неполадки – неисправности, часто приводящие к аварийному режиму работы, повреждению двигателя. преждевременному выходу его из строя.

Прежде, чем перейти к способам защиты электродвигателей стоит рассмотреть основные и наиболее частые причины возникновения аварийной работы асинхронных электродвигателей:

  • Однофазные и межфазные короткие замыкания – в кабеле, клеммной коробке электродигателя, в обмотке статора (на корпус, межвитковые замыкания).

Короткие замыкания – наиболее опасный вид неисправности в электродвигателе, т. к. сопровождается возникновением очень больших токов, приводящих к перегреву и сгоранию обмоток статора.

    Тепловые перегрузки электродвигателя – обычно возникают, когда вращение вала сильно затруднено (выход из строя пошипника, попадание мусора в шнек, запуск двигателя под слишком большой нагрузкой, либо его полная остановка).

Частой причиной тепловой перегрузки электродвигателя, приводящей к ненормальному режиму работы является пропадание одной из питающих фаз. Это приводит к значительному увеличению тока (в два раза превышающего номинальный) в статорных обмотках двух других фаз.

Результат тепловой перегрузки электродвигателя – перегрев и разрушение изоляции обмоток статора, приводящее к замыканию обмоток и негодности электродвигателя.

Защита электродвигателей от токовых перегрузок заключается в своевременном обесточивании электродвигателя при появлении в его силовой цепи или цепи управления больших токов, т. е. при возникновении коротких замыканий.

Для защиты электродвигателей от коротких замыканий применяют плавкие вставки, электромагнитные реле, автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем, подобранные таким образом, чтобы они выдерживали большие пусковые сверхтоки, но незамедлительно срабатывали при возникновении токов короткого замыкания.

Для защиты электродвигателей от тепловых перегрузок в схему подключения электродвигателя включают тепловое реле, имеющее контакты цепи управления – через них подаётся напряжение на катушку магнитного пускателя.

При возникновении тепловых перегрузок эти контакты размыкаются, прерывая питание катушки, что приводит к возврату группы силовых контактов в исходное состояние – электродвигатель обесточен.

Простым и надёжным способом защиты электродвигателя от пропадания фаз будет добавление в схему его подключения дополнительного магнитного пускателя:

Включение автоматического выключателя 1 приводит к замыканию цепи питания катушки магнитного пускателя 2 (рабочее напряжение этой катушки должно быть

380 в) и замыканию силовых контактов 3 этого пускателя, через который (используется только один контакт) подаётся питание катушки магнитного пускателя 4.

Включением кнопки «Пуск» 6 через кнопку «Стоп» 8 замыкается цепь питания катушки 4 второго магнитного пускателя (её рабочее напряжение может быть как 380 так и 220 в), замыкаются его силовые контакты 5 и на двигатель подаётся напряжение.

При отпускании кнопки «Пуск» 6 напряжение с силовых контактов 3 пойдет через нормально разомкнутый блок-контакт 7, обеспечивая неразрывность цепи питания катушки магнитного пускателя.

Как видно из этой схемы защиты электродвигателя, при отсутствии по каким-то причинам одной из фаз напряжение на электродвигатель поступать не будет, что предотвратит его от тепловых перегрузок и преждевременный выход из строя.

  1. Плавный пуск электродвигателей
  2. Будни электрика. Защита трехфазного двигателя.
  3. Защита двигателя от перегрузки

Плавный пуск электродвигателей

Будни электрика. Защита трехфазного двигателя.

Схемы защиты электродвигателей от перегрузки (из мирового патентного фонда)

Рассмотрены схемы защиты электродвигателей от перегрузки, взятые из мирового патентного фонда.

Прибор для остановки однофазного асинхронного двигателя

В патенте США 2003030950 (2003 г) описан прибор для остановки однофазного асинхронного двигателя с фазосдвигающим конденсатором.

Рис. 1. Прибор для остановки однофазного асинхронного двигателя с фазосдвигающим конденсатором.

На рис.1 однофазный мотор показан в виде двух обмоток В1 и В2 и фазосдвигающего конденсатора С. Мотор питается от источника Р через один из выключателей I1 или I2.

Читать еще:  Шаговые двигатели для работы в вакууме

Между выводами фазосдвигающего конденсатора включены диод D1, стабилитрон DZ, резисторы R1 и R2, конденсатор С2. Эти элементы образуют первый интегратор.

Средняя точка делителя напряжения R1, R2 подключена к базе транзистора Т1 и к катоду диода D2, связанному с эмиттером Т1, в котором резистор R3 совместно с конденсатором С2 образуют второй интегратор.

Коллектор транзистора Т1 соединен с базой полевого транзистора Т2, коллектор которого подключен к шине отключения мотора F. При повышении нагрузки на вал мотора напряжение на конденсаторе С уменьшается, что при превышении определенного уровня служит сигналом отключения мотора.

Система управления для двухвыводного электромотора

В патенте Германии DE19742916 (2001 г.) описана система управления для двухвыводного электромотора. Как показано на рис.2, система управления 1 для электромотора 2, имеющего выводы C и D, линиями А и В подключена к источнику питания.

Рис. 2. Система управления для двухвыводного электромотора.

Вывод С мотора соединен последовательно с управляющим элементом 3 (например, реле) и токоизмерительным прибором 4. Элементы 3 и 4 подключены к микроконтроллеру 5. К нему также подключены потенциометр 7, клавиатура 8, переключатель 6 и дисплей 11. Электромотор 2 управляет ударным механизмом 13 (это может быть другой электромотор).

Последовательно с которым также включен управляющий элемент 15 и токоизмерительный прибор 14. Система рассчитана на регулировку режимов основного и вспомогательного моторов при резких изменениях нагрузки (для бытовой техники).

Контрольный прибор для электрически управляемого зеркала заднего вида

Контрольный прибор для электрически управляемого зеркала заднего вида автомобиля описан в патенте Японии JP8040146 (1998 г.).

Контрольный прибор 1 (рис.3) содержит источник питания Е, переключающую цепь 2, релейную цепь 3, цепь управления реле 4 и мотор 30. Переключающая цепь 2 служит для перевода зеркала заднего вида из сложенного положения в развернутое и наоборот (реверс). В качестве концевых выключателей служат оптопары PC, управляющие работой реле.

Рис. 3. Прибор для электрически управляемого зеркала заднего вида автомобиля.

Прибор для измерения нагрузок вращающейся системы от действия ветра

Прибор для измерения нагрузок вращающейся системы от действия ветра описан в патенте Франции FR2678375 (1994 г.). Под такой системой понимается радиолокационная антенна. При сильном ветре в определенных положениях антенны нужно увеличивать мощность привода.

Рис. 4. Прибор для измерения нагрузок вращающейся системы от действия ветра.

На рис.4 показана блок-схема устройства, где 10 — схема управления мотором, 20 — измеритель ветровой нагрузки, 30 — схема расчета приращения, 40 — пороговое устройство, 50 — схема расчета ошибки поворота.

Электронное реле для защиты моторов и тиристоров

В патенте Испании ES2065241 (1994 г.) описано электронное реле для защиты моторов и тиристоров от симметричной перегрузки, разбаланса фаз и короткого замыкания.

В схеме, показанной на рис.5, основным измерительным элементом являются три токовых катушки 1,2 и 3 на каждую из трех фаз. В цепи каждой катушки установлены выпрямительные диоды 4, 5 и 6, нагруженных на конденсаторы 7 и 8 и стабилитрон 9.

Полученное на конденсаторах напряжение VE поступает на переключатель 10, которым можно выбрать шунтирующую нагрузку для различных рабочих токов мотора.

Напряжение VE в дальнейшем сравнивается с напряжениями трех фаз в компараторах (не показаны). В случае перегрузок или перекоса фаз максимальное напряжение сравнивается с опорным и при превышении его реле отключает мотор или тиристоры.

Рис. 5. Прибор для измерения нагрузок вращающейся системы от действия ветра — схема.

Защита от перегрузки

В европейском патенте EP0402353 (1991 г.) описана защита от перегрузки. На схеме, показанной на рис.6, изображен мотор 1 со статорной обмоткой 2, подключенной к кабелю питания 3 через выключатель 13 и измеритель мощности 7.

Измерительный трансформатор 8 предназначен для измерения скорости вращения ротора. Измеритель мощности 7, трансформатор 8 и выключатель 13 подключены к компьютеру 5. В компьютере производятся довольно сложные вычисления режима работы мотора, в результате чего в ряде режимов мотор может быть отключен.

Читать еще:  В какую сторону вращается асинхронный двигатель

2.5. УЗЛЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ И СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Для предотвращения выхода из строя электрооборудования и повышения надежности работы электроприводов применяют целый ряд узлов электрической защиты, в том числе: защиту при коротком замыкании (к.з.) в силовых цепях и схемах управления, защиту при недопустимо больших толчках тока двигателей, защиту двигателей от перегрева, от самозапуска, защиту при обрыве цепи обмотки возбуждения, защиту от перенапряжений, от затянувшегося пуска синхрон­ных двигателей, от выпадения их из синхронизма, а также защитные блокировки.

Рассмотрим реализацию некоторых видов защит.

Защита при к.з. (максимально-токовая защита) обеспечивает немедленное отключение цепи, в которой произошло короткое замыкание. В силовых цепях она осуществляется: плавкими предохранителями Пр (рис. 2.15, а), автоматами В1 с электромагнитными расцепителями рис. 2.15, б, и максимальными токовыми реле РМ1 и РМ2 (рис. 2.15, в). Цепи управления защищают при к.з. либо теми же аппаратами, что и силовые цепи (обычно при мощности двигателей 1до 10 кВт), либо своими плавкими предохранителями Пр или автома­тами (рис. 2.15, в).

Рис. 2.15. Узел схемы управления, реализующий защиту от токов к.з.

Максимально-токовые реле РМ1 и РМ2 одновременно защищают двигатель постоянного тока или асинхронный двигатель с контактными кольцами от недопустимо больших толчков тока.

Номинальный ток плавкой вставки Iвст н предохранителей и ток уставки (ток срабатывания) Iуст автоматов и максимальных токовых реле определяют по приведенным далее формулам.

Для защиты короткозамкнутых асинхронных двигателей с началь­ным пусковым током Iп при нормальных условиях пуска (tп 5 с) или при большой частоте пусков

независимо от условий пуска

Для защиты асинхронных двигателей с контактными кольцами и двигателей постоянного тока:

Значение номинального тока двигателя Iном для двигателей повторно-кратковременного режима работы берут при ПВ = 25%.

Для защиты цепей управления

где IΣ кат суммарный ток катушек максимального количества одновременно включенных аппаратов.

Защита двигателей от перегрева, вызванного перегрузкой по току, реализуется: при продолжительном режиме работы — посредством тепловых реле (рис. 2.16, а) или автоматов с тепловым расцепителем (двигатель постоянного тока защищают одним тепловым реле); при повторно-кратковременном режиме работы — с помощью двух максимальных токовых реле РМ1 и РМ2 (рис. 2.16, б), поскольку в этом режиме

Рис. 2.16. Узел схемы, реализующий тепловую защиту

трудно согласовать тепловые характеристики двигателя и теплового реле. Применение для защиты асинхронных двигателей двух тепловых или максимальных токовых реле позволяет одновременно обеспечить защиту двигателя от работы на двух фазах. Реле времени РВ вводится в схему на рис. 2.16, б для того, чтобы реле РМ1 и PM2 не отключали двигатель при пуске. На время пуска контакт реле РВ шунтирует размыкающие контакты РМ1 и РМ2. Реле РМЗ в этой схеме служит для защиты при к.з. Номинальный ток нагревательного элемента теплового реле Iнагр и теплового расцепителя автомата Iрасц.н выбирают из условия

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.
Читать еще:  Nissan x trail t30 обороты двигателя

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.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector