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

Электрическая схема защиты двигателей от токов перегрузки

  • Электродвигатели

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

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

Краткое содержимое статьи:

Защита 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.

Технические характеристики РЗД-1

Питание реле от сети 380 В частотой 50 Гц.
Номинальная мощность защищаемых электродвигателей от 1 до 50 кВт с трансформаторами тока, встроенными в реле, и выше 50 кВт — дополнительно с внешними трансформаторами тока (схемы подключения реле на рис. 1-3).

Схема подключения реле РЗД-1 для защиты электродвигателей
мощностью до 50 кВт
QF1 — автоматический выключатель;
KM1 — магнитный пускатель;
RK1 — RK3 — терморезисторы;
SB1, SB2 – выключатели

Схема подключения реле РЗД-1 для защиты электродвигателей
мощностью свыше 50 кВт
QF1 — автоматический выключатель;
KM1 — магнитный пускатель;
RK1 — RK3 — терморезисторы;
SB1, SB2 — выключатели;
TA1, TA2 — трансформаторы тока

Исполнительный элемент реле обеспечивает коммутацию цепей переменного тока мощностью до 1,5 кВт (катушки магнитных пускателей 0-5 величин).
Масса не более 0,8 кг.

Реле выполнено в пластмассовом унифицированном корпусе. Корпус состоит из основания и кожуха. На основании закреплены клеммник, трансформаторы тока, через которые проходят силовые проводники и печатная плата, на которой собрана схема РЗД-1.
Возникновение аварийных режимов определяется путем обработки информации, поступающей с трансформаторов тока, о частоте и величине токов в фазах двигателя, а его перегрев может дополнительно контролироваться с помощью встроенных в двигатель терморезисторов (при их отсутствии на контакты 6-8 реле устанавливается перемычка). При срабатывании реле разрывается цепь питания катушки коммутирующего электродвигатель аппарата, например магнитного пускателя.
Реле становится на самоблокировку, исключая повторный пуск электродвигателя до устранения аварии. Реле выполнено со световой индикацией, причины срабатывания и выдачей контрольной информации (сухой контакт). Настройка реле по перегрузке для конкретного электродвигателя осуществляется установкой специальных перемычек на наборном поле.
Схемы подключения реле приведены на рис.1-2.
Габаритные и установочные размеры реле — на рис.3.

Традиционная защита асинхронных двигателей

Схема защиты трехфазных асинхронных двигателей небольшой мощности показана на рисунке ниже. Магнитный контактный пускатель содержит группу кнопок пуска и останова, связанных соответствующими вспомогательными контактами, защитными устройствами перегрузки или недогрузки.

Стартовая кнопка ( КН1 ) представляет собой обычный прямой контактный переключатель, который обычно удерживается в нормально открытом состоянии усилием пружины. В свою очередь кнопка останова ( КН2 ) удерживается в состоянии нормально закрытом также посредством пружины.

Стоит нажать кнопку пуска (замкнуть линию), рабочая катушка контактора получает питание через контакты ( ВК ) реле перегрузки ( Р1-Р3 ). Образованное магнитное поле катушки притягивает металлический сердечник контактора.

В результате замыкаются три главных контакта ( К1-К3 ) магнитного пускателя, через которые электродвигатель ( М ) соединяется с трёхфазным источником питания.

Схема пуска, останова и аварийной блокировки: П1, П2, П3 — плавкие предохранители; Р1, Р2, Р3 — токовые реле; ВК — контакты блокировки; КП — катушка пускателя; К1, К2, К3 — контакторы пускателя; КН1 — кнопка пуска; КН2 — кнопка останова; М- мотор

Пока кнопка «пуск» ( КН1 ) замкнута, цепь питания проходит через контакты кнопки «стоп» ( КН2 ) и катушку магнитного пускателя ( КП ). Между тем, цепь питания катушки индуктивности теперь уже поддерживается иной схемой.

Поддержка осуществляется вспомогательными контактами ( ВК ) реле с токовым управлением ( Р1-Р3 ), поэтому возврат кнопки «пуск» в исходное положение ситуацию не изменит. Контактор останется замкнутым, а двигатель в работе.

Читать еще:  Шум в коробке передач на холодном двигателе

Как работает функционал защиты электрических моторов?

Обычно двигатели мощностью до 20 кВт рассматриваются как маломощные аппараты. Максимум защиты таких моторов обеспечивается:

  • предохранителями с высокой отключающей способностью,
  • биметаллическими реле и
  • реле напряжения.

Все эти элементы защиты собраны, как правило, в структуре магнитного пускателя.

Чаще всего выгорание линейных предохранителей защиты двигателя отмечается на одной фазе. Этот обрыв может оставаться не обнаруженным, даже если двигатель защищён обычным биметаллическим реле.

Структура предохранителя: 1 — торцевая крышка; 2 — кремнезём; 3 — фарфоровый корпус; 4 — выступ крепежа; 5 — предохраняющий элемент; 6 — оловянный сплав; 7 — конструкция управления дугой

Обнаружение обрыва фазы зачастую не дают и реле напряжения, подключенные на каждой линии. Несмотря на обрыв одной фазы, схемой обмоток электродвигателя поддерживается значительная обратная ЭДС на клемме фазы, находящейся в обрыве.

Поэтому уровень напряжения на реле остаётся достаточно высоким, что не приводит к срабатыванию. Однако сложности обнаружения подобных дефектов вполне преодолимы. Достаточно использовать дополнительный набор из трех реле, управляемых по току. Подключение наглядно демонстрирует схема защиты двигателя, показанная выше.

Защитные функции токовых реле

Управляемые током реле — устройства простые, но обладающие эффектом мгновенной отсечки. Конструктивно прибор состоит из следующих деталей:

  • катушка тока;
  • один или несколько нормально разомкнутых контактов.

Механизм движения контактов управляются ЭДС катушки тока. Традиционно токовые реле подключаются на каждой фазе последовательно с плавкими защитными предохранителями.

Когда срабатывает магнитный пускатель, электродвигатель запускается, ток питания течёт через катушку. Магнитодвижущая сила катушки (ЭДС) воздействует на механику и замыкает контакты реле. Цепь питания мотора замыкается.

Блокиратор токовой перегрузки: 1 — электрические коннекторы; 2 — индикатор отключения; 3 — тест; 4 — клеммы для проводников двигателя; 5 — сигнальный контакт; 6 — кнопка сброса; 7 — селектор «авто» или «ручной»; 8 — кнопка останова; 9 — шкала установки тока; 10 — механическая защёлка

Если, вдруг, случится обрыв фазы питающей цепи мотора, ток катушки индуктивности снижается, контакты соответствующего реле переключаются в нормально-открытое положение. Учитывая, что контакты всех трёх защитных реле соединяются последовательно, цепь питания мотора разомкнётся.

Защитные функции тепловых реле электрических двигателей

Все классические конструкции моторов предполагают использование опорных и упорных подшипников. В зависимости от мощности электродвигателей, может устанавливаться тот или иной вид подшипников, либо оба вида вместе.

Неисправность подшипника любого вида нередко приводит к полной остановке вращения ротора. Внезапное механическое заклинивание, в свою очередь, провоцирует резкий подъём тока статорной обмотки электродвигателя с последующим перегревом.

Здесь токовая защита не способна удовлетворительно реагировать на событие. Как правило, этот вид защиты настроен с учётом стартового тока двигателя и короткой временной составляющей. Проблема клина может быть решена только путём внедрения защиты от тепловой перегрузки.

Также защиту в данном случае допустимо обеспечить индивидуальным модулем, настроенным на определенное время срабатывания по току. В случае применения тепловой отсечки, разумно ставить датчик температуры, встроенный непосредственно в подшипниковый узел.

Видео в тему: модуль расширения магнитного пускателя

Видеоролик ниже демонстрирует расширение возможностей коммутации стандартного магнитного пускателя за счёт включения в состав конструкции дополнительного модуля:

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Получите ввод для защиты от перегрузки по току и OCPD (устройства защиты от перегрузки по току).

В этой статье мы рассмотрим типы перегрузки по току, какие устройства максимальной токовой защиты и их место в электрической цепи.

Типы перегрузки по току

Три основные категории или типы перегрузки — перегрузка, короткое замыкание и замыкание на землю.

Перегрузка по току

Перегрузка по току самоопределяется: любой ток, превышающий ток номинальной нагрузки, является, по сути, перегрузкой. Перегрузка возникает, когда для передачи тока нагрузки, превышающего номинальную нагрузку проводников цепи, требуется электрическая цепь, будь то по оригинальной конструкции нового контура или путем изменения существующей схемы.

Читать еще:  Двигатель c14nz не заводится

Например, схема ответвления на 20 ампер изменяется с дополнительной лампой, которая увеличивает ток нагрузки до 22 ампер: это будет перегрузка схемы.

Условия перегрузки могут возникать на уровне обслуживания, фидера или ответвления электрической системы распределения электроэнергии здания.

Электрическая перегрузка по току также возникает, когда двигатель механически перегружен. Это может быть вызвано избыточным трением внутри его внутренних поверхностей подшипников, избыточным теплом (из-за высокой температуры окружающей среды или другого отказа), или связыванием или какой-либо другой механической перегрузкой в ​​используемом им оборудовании для утилизации. Перегрузка — это контролируемая сверхтоковая ситуация, обычно низкая.

Ток короткого замыкания

Токи короткого замыкания (а также токи замыкания на землю, которые мы будем касатьться дальше) представляют собой перегруженные токи большой величины, которые, по сути, создают низкое сопротивление параллельно импедансу подключенной нагрузки (я). Максимальный ток короткого замыкания обычно включает случайное перекрестное соединение, по меньшей мере, двух проводников цепи (питание и возврат). Это накладывает короткое замыкание на обмотку трансформатора питания.

На рисунках 1 и 2 представлены более общие принадлежности трансформатора к конструкции.

На рисунке 1 показан чертеж однофазного переменного, 3-проводного, 120/240-вольтового питания здания, такого как дом или небольшой промышленный объект). Одна первичная обмотка в трансформаторе поставляет (по индукции) две 120-вольтовые обмотки, соединенные последовательно во вторичной обмотке. Нагрузка на оборудование-загрузчик будет работать при напряжении 240 вольт при подключении между двумя концами двух последовательно соединенных 120-вольтовых обмоток. Нагрузка на утилизацию оборудования будет работать при напряжении 120 вольт при подключении между двумя концевыми последовательно соединенными 120-вольтовыми обмотками и третьим проводом, общим для двух обмоток (см. Рис. 1).

Рисунок 1. Соотношения напряжений трех питающих линий от вторичной обмотки однофазного переменного тока

Трехфазная система распределения электрической энергии переменного тока, как показано на рисунке 2, обычно имеет более высокое значение максимальной токовой защиты от короткого замыкания, поскольку короткое замыкание обычно включает более одной однофазной обмотки трансформатора переменного тока.

Рисунок 2. Отношение напряжения четырех питающих линий от вторичной обмотки трехфазного переменного или коммерческого силового трансформатора

Перегрузка по току

Перегрузка по току замыкания на землю также является условием короткого замыкания, которое обычно воздействует только на один из проводников цепи и заземленной металлической дорожки качения или электрического распределительного устройства или оборудования для использования.

Перегрузка по току замыкания на землю может произойти только в том случае, если система распределения электроэнергии здания или сооружения относится к заземлению. «Справочник заземление» требует общего соединения одного конца одного или нескольких из однофазных обмоток трансформатора переменного тока (конфигурация трансформатора Уай) к системе заземляющего электрода, создавая оба заземленных и незаземленные проводник цепи / питания.

Величина перегрузки по току заземления обычно меньше величины максимальной токовой защиты от короткого замыкания, доступной от одного и того же трансформатора. Короткое замыкание может быть через две или более однофазные переменные обмотки трансформатора. Перегрузка по току замыкания на землю обычно влияет только на одну однофазную обмотку переменного тока в трансформаторе, подавающем питание в неисправное состояние.

Ток короткого замыкания и замыкания на землю представляют собой избыточные токи большой величины, вызванные случайным параллельным подключением низкого сопротивления к подключенному сопротивлению нагрузки. Без какого-либо устройства защиты от сверхтоков, установленного последовательно с проводниками цепи, единственным пределом максимального тока неисправности является сопротивление проводника и количество мощности, доступной от трансформатора.

Защита от сверхтока

Как показано на рисунке 3, полная максимальная токовая защита для проводников и подключенной нагрузки может быть обеспечена только предохранителем или автоматическим выключателем, установленным в точке, откуда начинается цепь (или где она получает свое питание).

Если OCPD расположен ниже по потоку от источника питания, то максимальная токовая защита технически подразделяется на короткое замыкание, защиту от замыканий на землю, расположенную вверх по потоку, а также отдельную защиту от перегрузки, расположенную ниже по потоку. Предохранители или автоматические выключатели, расположенные ниже по потоку, обеспечивают полную максимальную токовую защиту для любых цепей или оборудования, расположенного на их стороне нагрузки, обеспечивая при этом только защиту от перегрузки для своей линии или линии со стороны питания.

Читать еще:  Шкаф управления асинхронным двигателем схема

Рисунок 3. Разделительная максимальная токовая защита трансформаторной цепи

Форма и функция устройств защиты от перегрузки по току

Существует три основных компонента электрической цепи: источник питания, нагрузка и соединение между ними.

Эти три основных компонента дополняются средством управления ВКЛ / ВЫКЛ и средством контроля предельного значения. Оба типа управления ограничивают количество тока, которое может протекать в цепи. Средства управления ВКЛ / ВЫКЛ обычно имеют форму переключателя (ручного, автоматического, электронного или электромеханического). Средством предельного управления обычно является устройство защиты от перегрузки по току, которое на уровне распределения электрической энергии является предохранителем или автоматическим выключателем (как показано на рисунке 4).

Рисунок 4. Устройства защиты от перегрузки по току

Как показано на рисунке 5, система распределения электроэнергии внутри здания или другой структуры имеет три основные классификации: сервис, цепи фидера и ответвительные цепи.

В общем, проводники всех этих цепей должны быть снабжены средством максимальной токовой защиты в точке, где они получают свое электропитание. OCPD должен быть установлен в соответствии с требованиями Национального электрического кодекса. Как проводники, так и подключенная ими нагрузка должны быть защищены от правильной силы тока.

Рисунок 5. Система распределения электроэнергии внутри здания

Номинальная прочность проводников, номинальный ток нагрузки при подключенной нагрузке и размер или грузоподъемность OCPD взаимосвязаны. Ток номинальной нагрузки подключенной нагрузки определяет размер (по номинальной мощности) питающих проводников, а также рейтинг или настройку OCPD.

Точно так же рейтинг или настройка OCPD и номинальная прочность проводников схемы определяют максимальный ток полной нагрузки, который может быть подан из сервисной, фидерной или ветвящей цепи. Любая максимальная величина тока, превышающая номинальную мощность транспортирующих проволок или ток номинальной нагрузки электрооборудования, например, светильники, двигатели или трансформаторы, описывается как перегрузка по току.

Основная цель устройства защиты от перегрузки по току (плавкий предохранитель, автоматический выключатель или какой-либо другой тип устройства ограничения тока) заключается в том, чтобы ограничить температуру проводников цепи до значения, которое не повредит проводники или их изоляцию. Это достигается путем ограничения количества (величины) тока, которое проводники должны передавать. Защита проводников цепи от перегрева путем ограничения количества тока, которое требуется проводникам для передачи, по своей сути защищает поставляемое электрическое распределительное и утилизационное оборудование (подключенная нагрузка) от воздействия перегрузки по току.

Я надеюсь, что эта статья помогла вам лучше понять устройства защиты от перегрузки по току и максимальной токовой защиты. Если вы хотите узнать больше о конкретной теме, касающейся перегрузки по току, поделитесь своими мыслями в разделе комментариев ниже.

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.

Критерии выбора

Основным критерием при выборе конкретной модели является соответствие номинальной нагрузки допустимому интервалу самого теплового реле. Для нормальной работы электрической машины вам понадобиться срабатывание при 20 – 30% перегрузке не более, чем в 5 минутный интервал. Величина тока вычисляется по формуле:

Это означает, что допустимый предел регулирования должен включать в себя полученную величину тока срабатывания. Затем, проверьте на время-токовой характеристике (см. рисунок 8), за какой промежуток времени будет срабатывать защита при такой кратности:

Рис. 8. Время-токовая характеристика

В данном случае время будет равно 4 минутам при 20% теплового превышения, что вполне удовлетворяет критериям поставленной задачи.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector