Защита однофазного электродвигателя от перегрузок

Устройства для защиты электродвигателя

Сортировать: по популярности от дешевых от дорогих по отзывам

Вид:

Помните, что долговечность и надежность работы электрооборудования зависит в первую очередь от технических показателей сети и правильной эксплуатации, и особенно такие дорогостоящие устройства со сложной конструкцией как электродвигатели нуждаются в защите от:

• коротких замыканий;
• скачков сети;
• нарушений сопротивлений изоляции;
• технологических перегрузок;
• негативных условий работы — повышенной или пониженной температуры, влажности и пр.

Уследить самостоятельно и обезопасить даже от перечисленных выше факторов не под силу нам самостоятельно. Поэтому стоит установить реле защиты двигателя, которое не допустит возникновение аварийных режимов, будет автоматически измерять и контролировать все жизненно важные характеристики.

Принцип работы основан на постоянном измерении показателей

Основным назначением является защита от избыточной нагрузки и, как следствие, перегрузки системы в целом. Прибор постоянно измеряет характеристики сети и работы самого агрегата, и если эти показатели выходят за установленную норму — коммутирует электрическую цепь.

На нашем сайте Вы сможете найти такие реле для защиты двигателя:

• универсальные модели — подходят для асинхронных и синхронных электродвигателей (программируйте отдельно под каждый вид и рабочие характеристики);
• специальные устройства — для управления двигателями насосов (используются даже в быту), для лифтов и пр.

И те, и другие варианты производят для трехфазных и однофазных потребителей.

При коммутации выясните и устраните причину, а только потом включайте электрооборудование.

Не путайте тепловые и защитные реле

Не стоит путать эти два вида. Тепловая защита электродвигателя заключается в нагревании биметаллической пластины во время прохождения тока через силовые контакты. Нагреваясь она приводит в действие сигнальные контакты, которые включаются с помощью электромагнитного пускателя. То есть тепловое реле — это дополнение к контактору.

Устройство защиты электродвигателя — совмещает функции теплового расцепителя и имеет дополнительные (обезопасит и от множества других негативных воздействий).

7 видов защиты Вашего электродвигателя

Отключение или блокировка включения с помощью реле для защиты двигателя произойдет при:

1. обрыве или перекосе фаз, слипании или неправильном чередование, скачках напряжения;
2. увеличении тока на обмотках — прибор будет перегреваться (важно для насосных систем — «защита от холостого хода»);
3. повреждении или низкой изоляции корпуса;
4. замыкании обмотки статора на «землю» во время работы;
5. защита от перегрузки связанной с неполадками в сети (симметричный перегруз по фазным/линейным токам);*
6. несимметричных перегрузках, которые возникли через неисправность;
7. несимметрии фазных токов без перегруза, связанных с нарушением изоляции внутри мотора и/или подводящего кабеля; 

*Обратите внимание, что есть модели с временной задержкой.

Помните, релейная защита электродвигателей не спасет от короткого замыкания (эти приборы сами чувствительные к КЗ, кроме измерителей с трансформатором — они вычисляют характеристики по магнитному полю каждого провода).

Запомните последовательность выбора

Первое, что стоит знать — тип подключения, ведь защита электродвигателя бывает:

• Трансформаторной (УБЗ — универсальный блок защиты). Подходит для устройств мощностью до 315 кВт, в том числе и в сетях с изолированной нейтралью. Нагрузка не проходит напрямую. Подключается параллельно с агрегатом и вычисляет характеристики сети с помощью тороидальных датчиков тока. 
• С прямым подключением — напряжение проходит непосредственно через БЗ. Используйте для маломощных устройств (≈2 кВт).

Дальше выбирайте фазность и мощность в соответствии рабочих характеристик Вашего двигателя и выбранного устройства. Настраивая, внимательно читайте инструкцию — там прописаны особенности и правила настройки с рекомендациями по эксплуатации.

Мы рекомендуем

На нашем сайте представлена продукция производства ADECS, Elko-Ep, «Новатек-Электро. Согласно отзывам покупателей «Новатек-Электро» есть явным лидером продаж реле для защиты двигателя:

• доступная цена — купить можно от 484 грн;
• трансформаторные и модели прямого подключения;
• специализированные приборы — контроль электродвигателей лифтов, насосов и пр.;
• гарантия от производителя на 36 месяцев при условии соблюдения правил эксплуатации.

Продукция у Вас в течение 48 часов после оплаты

Закажите выбранный товар в один клик или через корзину покупок, и мы доставим его максимально в двухдневный срок в Ваш город. Ведь вся продукция с пометкой «в наличии» есть на наших складах, которые расположены по всей территории Украины.

Источник: https://axiomplus.com.ua/rele-zaschityi-elektrodvigateley/

Защита однофазного электродвигателя от перегрузок — Все об электричестве

Особенностью защиты электродвигателя от перегрузок и короткого замыкания является повышенный пусковой ток, который может в семь раз превышать номинальное значение. Самые сильные перегрузки на старте свойственны асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором, которые наиболее используемые в быту и на производстве, поэтому правильная их защита, а также предохранение электропроводки цепей питания электродвигателей являются особенно актуальными.

В бытовой электротехнике проблема с большими стартовыми токами электродвигателей решена при помощи автоматических выключателей, у которых отключение (отсечка) происходит не сразу после превышения номинального тока, а спустя некоторое время.

Данного отрезка времени, который зависит от время-токовой характеристики защитного автомата, должно хватить, чтобы вал двигателя раскрутился до рабочих оборотов, и потребление тока снизилось до номинального уровня. Но автоматические выключатели не обладают гибкостью точной настройки, поэтому для защиты электрических двигателей применяются специальные защитные устройства.

Обычный трехфазный автоматический выключатель часто используется для защиты электродвигателей

Функции защитных устройств электродвигателей

Современные защитные устройства, или другими словами, автоматы защиты электродвигателя, (мотор автоматы), часто совмещаются в одном корпусе с коммутационными аппаратами запуска (пускателями) и выполняют такие функции:

• Защита от тока короткого замыкания в цепи питания или внутри электродвигателя;
• Защита от длительных перегрузок, связанных с превышением механической нагрузки на валу двигателя;
• Предохранение от асимметрии (дисбаланса) фаз, или обрыва фазного провода;Современные мотор автоматы с ручным управлением
• Тепловая защита от перегрева двигателя, осуществляемая при помощи дополнительных термодатчиков, установленных на кожухе или внутри электродвигателя;
• Предохранение от некачественного напряжения;
• Обеспечение выдержки времени для охлаждения двигателя после его аварийной остановки после перегрева;
• Индикация режимов работы и аварийных состояний;
• Опционально – отключение при исчезновении нагрузки на валу (например, для водяных насосов);
• Совместимость с автоматическими системами контроля и управления.

Мотор автомат с ручной настройкой и автоматическим управлением

https://www.youtube.com/watch?v=bkcku4tyRjE

Ранее и до недавнего времени наиболее используемой схемой защиты электродвигателей было подключение в корпусе пускателя теплового реле, последовательно с контактором.

Биметаллическая пластина теплового реле при длительной перегрузке нагревается и прерывает цепь самоподхвата контактора. Кратковременное превышение номинальной нагрузки при запуске мотора является недостаточным для нагрева и срабатывания биметаллической пластины.

Более подробно о тепловом реле и его подключении можно прочитать в соответствующем разделе данного ресурса.

Контактор электромотора с тепловым реле

Подбор автоматического выключателя

Поскольку первые две функции могут осуществляться обычными автоматическими выключателями, многие пользователи применяют их для защиты своих электродвигателей. Основным недостатком такого способа является отсутствие защиты от дисбаланса, обрыва фаз и скачков напряжения. Выбор защитного автомата осуществляется по его время токовой характеристике и по максимальному пусковому току электродвигателя.

Трехфазный автоматический выключатель

Чтобы правильно подобрать автоматический выключатель по категории и номинальному току, нужно изучить его время токовую характеристику, о которой подробно рассказывается на одной из страниц данного сайта. Категории автоматов (А, B, C, D) определяются соотношением тока отсечки электромагнитного расцепителя к номинальному значению. Нужно иметь в виду, что время токовая характеристика категории не зависит от номинала автоматического выключателя.

Времятоковая характеристика автоматических выключателей категории «C»

Для предотвращения ложного срабатывания автоматического выключателя при запуске электромотора необходимо, чтобы кратковременный пусковой ток (Iпуск)  не превышал значение отсечки (мгновенного срабатывания, Iмгн.ср) автомата. Отношение пускового (Iпуск) и номинального тока (In) можно узнать из бирки или паспорта электродвигателя, максимальное значение Iпуск/ In=7.

[su_box style="default" title="" box_color="#F27405" radius="0"]

Если известна только мощность электродвигателя, то рассчитать номинальный ток можно по формуле In= Рn/(Un*√3*η*cosφ), где Рn – мощность,  Un – напряжение, η – КПД, cosφ – коэффициент реактивной мощности двигателя.

[/su_box]

Бирка двигателя с указанием мощности

Практические расчеты

На практике применяют поправочный коэффициент надежности Kн, который для автоматов с In100A принимают Kн=1,25. Поэтому должно соблюдаться условие Iмгн.ср  ≥ Kн * Iпуск. Вначале автомат выбирают, исходя из наиболее близкого значения номинального тока автоматического выключателя IAB (указывается на корпусе) к рабочему току двигателя (In). Необходимое условие: IAB > In/Кт, где Кт = 0,85 – температурный коэффициент, если автомат устанавливается в шкафу или щитке, иначе Кт=1.

Например, имеется двигатель мощностью 5,5 кВт, η = 85%=0,85; cosφ = 0,8; Iпуск/ In = 7. Вначале нужно рассчитать In­ = Рn/(Un*√3*η*cosφ) =  5500/(380*√3*0,85*0,8) = 12,28 (А). Допустим, автомат устанавливается в шкаф, Кт = 0,85,  значит In/Кт = 12,28/0,85 = 14,44 (А). Наиболее близким является автоматический выключатель на 16А, категории С, (ток мгновенного срабатывания в десять раз превышает номинальное значение).

При расчетах понадобится калькулятор

Теперь нужно проверить условие Iмгн.ср  ≥ Kн * Iпуск. Мгновенное срабатывание защитного автомата наступает при Iмгн.ср = 16*10 = 160 (A), пусковой ток Iпуск= In*7 = 12,28*7 = 85,96 (А). Умножаем на Kн (1,4) — 85,96*1,4 = 120,3 (А). Проверяем условие 160 ≥ 120,3 — это значит, что автомат выбран верно. Для упрощенных расчетов, можно принимать номинальный ток двигателя, равным удвоению его мощности, выраженной в киловаттах.

Источник: https://contur-sb.com/zaschita-odnofaznogo-elektrodvigatelya-ot-peregruzok/

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.

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

https://www.youtube.com/watch?v=r75nKIFPNLU

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.

Рис. 6. Защита от перегрузки.

Источник: http://radiostorage.net/4443-skhemy-zashchity-ehlektrodvigatelej-ot-peregruzki-iz-mirovogo-patentnogo-fonda.html

Защита электродвигателя от аварийных режимов

ТИПЫ И СПОСОБЫ
УСТРОЙСТВА

Привод исполнительных механизмов различных технологических процессов, как правило, осуществляется от электродвигателей.

Двигатель относится к основным компонентам электропривода, в наибольшей степени подвергающимся в процессе эксплуатации воздействию неблагоприятных факторов различного характера.

Причины вероятных отклонений от нормального режима работы электродвигателя можно разделить на три основные группы:

• проблемы в исполнительных механизмах, вызывающие торможение и перегрузку приводного электродвигателя;
• нарушение качества электроэнергии, питающей электродвигатель;
• дефекты, возникающие внутри самого двигателя.

Для обеспечения надёжной эксплуатации, электродвигатель должен быть оборудован автоматическими защитами в необходимом объёме, реагирующими на опасные отклонения рабочих параметров и перегрузки по любой причине из перечисленных групп и действующими на отключение выключателя.

https://www.youtube.com/watch?v=ssRsCcEteyU

Минимальный объём автоматических устройств защиты электродвигателей определяется правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Электрические двигатели различаются по номинальной мощности, напряжению питания, роду потребляемого тока, а также конструктивными особенностями.

В соответствии с этими различиями, а также исходя из условий работы, для каждой модели электрической машины производится выбор автоматической защиты электродвигателя. Различные виды автоматических устройств действуют как на отключение выключателя, так и на включение предупредительной сигнализации.

По роду потребляемого тока электродвигатели делятся на:

• машины переменного;
• постоянного тока.

В быту и производстве распространены двигатели переменного тока, которые бывают асинхронными и синхронными.

По уровню номинального напряжения электрические машины переменного тока делятся на две основные группы – низковольтные, питающиеся напряжением до 1000 В и высоковольтные, рассчитанные на работу в сетях выше 1000 В. Наиболее массовое распространение имеют асинхронные машины с номинальным напряжением 0,4 кВ.

Защищаются они посредством автоматического выключателя, имеющего электромагнитный и тепловой расцепители от короткого замыкания и перегрузки.

Основные типы защит асинхронных электродвигателей до 1000 в

Токовая отсечка.

Из всех аварийных режимов наиболее опасным является междуфазное короткое замыкание. Данный вид повреждения требует немедленного отключения асинхронного двигателя выключателем от питающей сети.

В соответствии с действующими правилами, асинхронные двигатели до 1000 В должны защищаться от коротких замыканий плавкими предохранителями или электромагнитными и тепловыми расцепителями автоматических выключателей.

Как обычно, правила отстают от фактических реалий. На вновь вводимых объектах асинхронные электрические машины комплектуются выносными многофункциональными блоками автоматической релейной защиты электродвигателя на базе микроконтроллеров, воздействующими на отключение выключателя.

[su_box style="default" title="" box_color="#BF0404" radius="0"]

Основной сути это не меняет. Автоматические защитные устройства от междуфазных коротких замыканий реагируют на сверхтоки и не имеют выдержки времени отключения выключателя. Такие устройства по-прежнему называют токовыми отсечками, защитные реле срабатывают при КЗ в обмотке статора либо на выводах асинхронного двигателя.

[/su_box]

Контроль протекающего электротока осуществляется посредством традиционных токовых преобразователей – трансформаторов тока (ТТ) или более современных датчиков электротока.

Зоной действия защищающего устройства является участок электросети, расположенный после ТТ или датчика. Обычно кроме самого асинхронного двигателя в защищаемой зоне находится и питающий кабель.

Параметры срабатывания токовой отсечки должны быть надёжно отстроены от пусковых токов. С другой стороны, автоматическое защитное устройство должно обладать достаточной чувствительностью при межвитковых замыканиях в любой части обмотки статора асинхронной машины.

Перегрузка.

[su_quote]

Данный вид ненормального режима возникает при неисправностях или перегрузке исполнительного механизма. Перегрузка двигателя также может происходить по причине его недостаточной мощности. Режим перегрузки характеризуется повышенным уровнем токового потребления с относительно небольшой кратностью по сравнению с номинальным значением.

[/su_quote]

Токовая уставка автоматической защиты электродвигателя от перегрузки меньше значения пусковых токовых параметров, поэтому должна быть осуществлена отстройка от режима запуска путём искусственной задержки времени срабатывания и отключения автоматического выключателя.

Защищённость электромашины от перегрузки может быть реализована с применением следующих устройств:

• теплового расцепителя автоматического выключателя защиты электродвигателя;
• выносного защитного комплекта с токовым реле и реле времени, воздействующего на отключение выключателя при перегрузке;
• блока комплексной защитной автоматики двигателя на микроконтроллере, при срабатывании воздействующего на расцепитель выключателя.

В случае применения автоматического выключателя требуется просто подобрать подходящий по номинальному току и характеристике автомат. Тепловой расцепитель выключателя защиты электродвигателя обеспечивает интегральную зависимость времени отключения выключателя от величины токовой перегрузки.

https://www.youtube.com/watch?v=fkJqzwsd1zw

Защитный автоматический релейный комплект с выносными электромагнитными реле настраивается на фиксированные ток и время срабатывания защиты.

В этом варианте, в отличие от теплового расцепителя, токовые и временные параметры между собой не связаны. Выходные реле выносных комплектов релейной защиты должны воздействовать на независимый (не тепловой) расцепитель автоматического выключателя.

Защита от неполнофазного режима

Этот вид автоматического защитного устройства не предписан ПУЭ как обязательный, хотя является весьма желательным. При работе трёхфазного электродвигателя на двух фазах происходит постепенный перегрев обмоток, приводящий к разрушению изоляции обмоточного провода.

Возникнуть такой режим может, например, при потере контакта в одной из фаз выключателя.

Самое плохое в этой ситуации то, что потребляемый ток при этом может быть сравним с номинальной величиной, то есть токовые защиты электродвигателя, в том числе расцепители теплового типа, защищающие от перегрузки на этот режим могут не среагировать.

[su_box style="default" title="" box_color="#475904" radius="0"]

Некоторые модели электрических машин содержат встроенные (температурные) датчики обмотки. Такие модификации электрических машин можно оснастить специальным устройством защиты электродвигателя, осуществляющие контроль теплового состояния электромашины.

[/su_box]

Тепловые защитные устройства способны помочь и в случае перегрева при работе на двух фазах.

Защитные устройства двигателей выше 1000 вольт

Защищённость высоковольтных электрических машин обеспечивается только выносными релейными устройствами. Тепловой и электромагнитный расцепители являются прерогативой низковольтных устройств.

Принцип действия и расчёт уставок токовой отсечки и защиты от перегрузки такой же, как для низковольтных машин. Но кроме этого существуют специфические защитные устройства, не применяемые на низких напряжениях.

Защита от однофазных замыканий на землю.

Особенностью сетей высокого напряжения (6 – 10 кВ) является работа в режиме изолированной нейтрали. В таких сетях величина Iз замыкания на землю может составлять всего единицы ампер, что находится вне зоны чувствительности максимальных токовых защит от перегрузки.

Однофазные замыкания на землю характеризуются наличием токов нулевой последовательности, протекающих в одном направлении во всех трёх фазах.

Реле земляной защиты электродвигателя (это её название на жаргоне релейщиков) подключается к специальному трансформатору нулевой последовательности, представляющему собой тор (бублик), через который проходит кабель питания.

При этом через тор не должен проходить вывод экранирующей оболочки высоковольтного кабеля, в противном случае имеют место ложные срабатывания устройства с отключением выключателя.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Источник: https://eltechbook.ru/jelektrodvigateli_zashchita.html

]]>