Механічний аварійний режим асинхронного двигуна Захист електродвигунів. Схема захисту електродвигуна. Використання спеціальних електронних пристроїв

Привід виконавчих механізмів різних технологічних процесів зазвичай здійснюється від електродвигунів.

Двигун відноситься до основних компонентів електроприводу, що найбільше піддається в процесі експлуатації впливу несприятливих факторів різного характеру.

Причини можливих відхилень від нормального режиму роботи електродвигуна можна поділити на три основні групи:

• проблеми у виконавчих механізмах, що викликають гальмування та перевантаження приводного електродвигуна;
• порушення якості електроенергії, що живить електродвигун;
• дефекти, що виникають усередині самого двигуна.

Для забезпечення надійної експлуатації електродвигун повинен бути обладнаний автоматичними захистами в необхідному обсязі, що реагують на небезпечні відхилення робочих параметрів та перевантаження з будь-якої причини з перелічених груп та діють на вимкнення вимикача.

Мінімальний обсяг автоматичних пристроїв захисту електродвигунів визначається правилами влаштування електроустановок (ПВЕ). Електричні двигуни розрізняються за номінальною потужністю, напругою живлення, родом споживаного струму, а також конструктивними особливостями.

Відповідно до цих відмінностей, а також виходячи з умов роботи, для кожної моделі електричної машини здійснюється вибір автоматичного захисту електродвигуна. Різні види автоматичних пристроїв діють як на вимикання вимикача, так і на включення попереджувальної сигналізації.

За родом споживаного струму електродвигуни поділяються на:

• машини змінного;

У побуті та виробництві поширені двигуни змінного струму, які бувають асинхронними та синхронними.

За рівнем номінальної напруги електричні машини змінного струму діляться на дві основні групи - низьковольтні, що живляться напругою до 1000 В і високовольтні, розраховані на роботу в мережах вище 1000 В. Найбільш масове поширення мають асинхронні машини з номінальною напругою 0,4 кВ.

Захищаються вони за допомогою автоматичного вимикача, що має електромагнітний та тепловий розчіплювачі від короткого замикання та перевантаження.

ОСНОВНІ ТИПИ ЗАХИСТ АСИНХРОННИХ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ДО 1000 В

Струмова відсікання.

З усіх аварійних режимів найбільш небезпечним є коротке міжфазне замикання. Даний вид пошкодження вимагає негайного відключення асинхронного двигуна вимикачем від мережі живлення.

Відповідно до чинних правил, асинхронні двигуни до 1000 В повинні захищатися від коротких замикань плавкими запобіжниками або електромагнітними та тепловими розчіплювачами автоматичних вимикачів.

Як завжди, правила відстають від фактичних реалій. На об'єктах, що знову вводяться, асинхронні електричні машини комплектуються виносними багатофункціональними блоками автоматичного релейного захисту електродвигуна на базі мікроконтролерів, що впливають на відключення вимикача.

Основної суті це змінює. Автоматичні захисні пристрої від коротких міжфазних замикань реагують на надструми і не мають витримки часу відключення вимикача. Такі пристрої, як і раніше, називають струмовими відсіченнями, захисні реле спрацьовують при КЗ в обмотці статора або на висновках асинхронного двигуна.

Контроль струму, що протікає, здійснюється за допомогою традиційних струмових перетворювачів - трансформаторів струму (ТТ) або більш сучасних датчиків електроструму.

Зоною дії пристрою є ділянка електромережі, розташована після ТТ або датчика. Зазвичай крім самого асинхронного двигуна в зоні, що захищається, знаходиться і живильний кабель.

Параметри спрацьовування струмового відсікання повинні бути надійно відбудовані від пускових струмів. З іншого боку, автоматичний захисний пристрій повинен мати достатню чутливість при міжвиткових замикання в будь-якій частині обмотки статора асинхронної машини.

Перевантаження.

Даний вид ненормального режиму виникає при несправності або перевантаження виконавчого механізму. Перевантаження двигуна також може відбуватися через його недостатню потужність. Режим перевантаження характеризується підвищеним рівнем струмового споживання з відносно невеликою кратністю проти номінальним значенням.

Токова уставка автоматичного захисту електродвигуна від перевантаження менше значення пускових струмових параметрів, тому має бути здійснено відбудову від режиму запуску шляхом штучної затримки часу спрацьовування та відключення автоматичного вимикача.

Захищеність електромашини від навантаження може бути реалізована із застосуванням наступних пристроїв:

• теплового розчіплювача автоматичного вимикача захисту електродвигуна;
• виносного захисного комплекту з струмовим реле та реле часу, що впливає на відключення вимикача під час перевантаження;
• блоку комплексної захисної автоматики двигуна на мікроконтролері, при спрацьовуванні вимикача, що впливає на розчіплювач.

У разі застосування автоматичного вимикача потрібно просто підібрати відповідний за номінальним струмом і характеристикою автомат. Тепловий розчіплювач вимикача захисту електродвигуна забезпечує інтегральну залежність часу відключення вимикача від величини струмового навантаження.

Захисний автоматичний релейний комплект із виносними електромагнітними реле налаштовується на фіксований струм та час спрацьовування захисту.

У цьому варіанті, на відміну від теплового розчіплювача, струмові та часові параметри між собою не пов'язані. Вихідні реле виносних комплектів релейного захисту мають впливати на незалежний (не тепловий) розчіплювач автоматичного вимикача.

ЗАХИСТ ВІД НЕПОВНОФАЗНОГО РЕЖИМУ

Цей вид автоматичного захисного пристрою не наказаний ПУЕ як обов'язковий, хоча дуже бажаний. При роботі трифазного електродвигуна на двох фазах відбувається поступове перегрів обмоток, що призводить до руйнування ізоляції обмотувального дроту.

Виникнути такий режим може, наприклад, у разі втрати контакту в одній із фаз вимикача.

Найгірше в цій ситуації те, що струм, що споживається, при цьому може бути порівняний з номінальною величиною, тобто струмові захисту електродвигуна, в тому числі розчіплювачі теплового типу, що захищають від перевантаження на цей режим можуть не зреагувати.

Деякі моделі електричних машин містять убудовані (температурні) датчики обмотки. Такі модифікації електричних машин можна оснастити спеціальним пристроєм захисту електродвигуна, що контролює тепловий стан електромашини.

Теплові захисні пристрої здатні допомогти і у разі перегріву під час роботи на двох фазах.

ЗАХИСНІ ПРИСТРОЇ ДВИГУНІВ ВИЩЕ 1000 ВОЛЬТ

Захищеність високовольтних електричних машин забезпечується виносними релейними пристроями. Тепловий та електромагнітний розчіплювачі є прерогативою низьковольтних пристроїв.

Принцип дії та розрахунок уставок струмового відсікання та захисту від перевантаження такий самий, як для низьковольтних машин. Але крім цього існують специфічні захисні пристрої, які не застосовуються на низьких напругах.

Захист від однофазних замикань на ґрунт.

Особливістю мереж високої напруги (6 – 10 кВ) є у режимі ізольованої нейтралі. У таких мережах величина Із замикання на землю може становити лише одиниці ампер, що знаходиться поза зоною чутливості максимальних струмових захистів від перевантаження.

Однофазні замикання на землю характеризуються наявністю струмів нульової послідовності, що протікають в одному напрямку у всіх трьох фазах.

Реле земляного захисту електродвигуна (ця назва на жаргоні релейників) підключається до спеціального трансформатора нульової послідовності, що представляє собою тор (бублик), через який проходить кабель живлення.

При цьому через тор не повинен проходити виведення екрануючої оболонки високовольтного кабелю, інакше мають місце помилкові спрацьовування пристрою з вимкненням вимикача.

© 2012-2020 р. Усі права захищені.

Представлені на сайті матеріали мають інформаційний характер і не можуть бути використані як керівні та нормативні документи

Асинхронні двигуни трифазного змінного струму напругою до 500 при потужностях від 0,05 до 350 - 400 кВт є найбільш поширеним видом електродвигунів.

Надійна та безперебійна робота електродвигунів забезпечується в першу чергу належним вибором їх за номінальною потужністю, режимом роботи та формою виконання. Не менше значення має також дотримання необхідних вимог та правил при складанні електричної схеми, виборі пускорегулюючої апаратури, проводів та кабелів, монтажі та експлуатації електроприводу.

Аварійні режими роботи електродвигунів

Навіть для правильно спроектованих і експлуатованих електроприводів при їх роботі завжди залишається можливість появи режимів, аварійних або ненормальних для двигуна та іншого електроустаткування.

До аварійних режимів відносяться:

1) багатофазні (три- і двофазні) та однофазні короткі замиканняв обмотках електродвигуна; багатофазні короткі замикання у вивідній коробці електродвигуна та у зовнішньому силовому ланцюзі (у проводах та кабелях, на контактах комутаційних апаратів, у ящиках опорів); короткі замикання фази на корпус або нульовий провід усередині двигуна або у зовнішньому ланцюзі - у мережах із заземленою нейтраллю; короткі замикання в ланцюзі управління; короткі замикання між витками обмотки двигуна (виткові замикання).

Короткі замикання є найнебезпечнішими аварійними режимами в електроустановках.Найчастіше вони виникають через пробою чи перекриття ізоляції. Струми короткого замикання іноді досягають величин, що в десятки і сотні разів перевершують значення струмів нормального режиму, а їх тепловий вплив і динамічні зусилля, яким піддаються струмопровідні частини, можуть призвести до пошкодження всієї електроустановки;

2) теплові навантаження електродвигуначерез проходження по його обмотках підвищених струмів: при перевантаженнях робочого механізму з технологічних причин, особливо важких умов пуску двигуна під навантаженням або його застопорюванні, тривалому зниженні напруги мережі, випаданні однієї з фаз зовнішнього силового ланцюга або обриві дроту в обмотці двигуна, механічних пошкодженнях у двигуні або робочому механізмі, а також теплові навантаження при погіршенні умов охолодження двигуна.

Теплові навантаження викликають насамперед прискорене старіння та руйнування ізоляції двигуна, що призводить до коротких замикань, тобто до серйозної аварії та передчасного виходу двигуна з ладу.

Види захисту асинхронних електродвигунів

Для того щоб захистити електродвигун від пошкодженьпри порушенні нормальних умов роботи, а також своєчасно відключити несправний двигун від мережі, запобігши або обмеживши цим розвиток аварії, передбачаються засоби захисту.

Головним і найбільш дієвим засобом є електричний захист двигунів, що виконується відповідно до

Залежно від характеру можливих пошкоджень та ненормальних режимів роботи розрізняють декілька основних найбільш поширених видів електричного захисту асинхронних двигунів.

Захист асинхронних електродвигунів від коротких замикань

Захист від коротких замикань відключає двигун при появі в його силовому (головному) ланцюгу або в ланцюзі управління струмів короткого замикання.

Апарати, що здійснюють захист від коротких замикань (плавкі запобіжники, електромагнітні реле, автоматичні вимикачі з електромагнітним розчіплювачем) діють практично миттєво, тобто без витримки часу.

Захист від перевантаження оберігає двигун від неприпустимого перегріву, зокрема і за порівняно невеликих за величиною, але тривалих теплових навантажень. Захист від перевантаження повинен застосовуватися тільки для електродвигунів тих робочих механізмів, у яких можливі ненормальні збільшення навантаження за умов порушення робочого процесу.

Апарати захисту від перевантаження (температурні і електромагнітні реле, автоматичні вимикачі з тепловим розчіплювачем або з годинниковим механізмом) при виникненні перевантаження відключають двигун з певною витримкою часу, тим більшою, чим менше перевантаження, а в ряді випадків, при значних навантаженнях, - і миттєво .

Захист асинхронних електродвигунів від зниження або зникнення напруги

Захист від зниження або зникнення напруги (нульовий захист) виконується за допомогою одного або декількох електромагнітних апаратів, діє на відключення двигуна при перерві живлення або зниженні напруги мережі нижче встановленого значення та оберігає двигун від мимовільного включення після ліквідації перерви живлення або відновлення нормальної напруги мережі.

Спеціальний захист асинхронних електродвигунів від роботи на двох фазахоберігає двигун від перегріву, а також від «перекидання», тобто зупинки під струмом внаслідок зниження моменту, що розвивається двигуном, при обриві в одній із фаз головного ланцюга. Захист діє на вимкнення двигуна.

Як апарати захисту застосовуються як теплові, так і електромагнітні реле. У разі захист може мати витримки часу.

Інші види електричного захисту асинхронних електродвигунів

Існують і деякі інші види захисту, що рідше зустрічаються (від підвищення напруги, однофазних замикань на землю в мережах з ізольованою нейтраллю, збільшення швидкості обертання приводу і т. п.).

Електричні апарати для захисту електродвигунів

Апарати електричного захисту можуть здійснювати один або кілька видів захисту. Так, деякі автоматичні вимикачі забезпечують захист від коротких замикань та перевантаження. Одні з апаратів захисту, наприклад, є апаратами одноразової дії та вимагають заміни або перезарядки після кожного спрацьовування, інші, такі як електромагнітні та теплові реле, - апарати багаторазової дії. Останні розрізняються за способом повернення стан готовності на апарати з самоповерненням і з ручним поверненням.

Вибір виду електричного захисту асинхронних електродвигунів

Вибір того чи іншого виду захисту або кількох одночасно проводиться у кожному конкретному випадку з урахуванням ступеня відповідальності приводу, його потужності, умов роботи та порядку обслуговування (наявності чи відсутності постійного обслуговуючого персоналу).

Велику користь може принести аналіз даних з аварійності електрообладнання в цеху, на будівельному майданчику, в майстерні і т. п., виявлення порушень нормальної роботи двигунів і технологічного обладнання, що найчастіше повторюються. Завжди слід прагнути до того, щоб захист був по можливості простим і надійним в експлуатації.

Для кожного двигуна незалежно від його потужності та напруги повинен бути передбачений захист від коротких замикань. Тут слід мати на увазі такі обставини. З одного боку, захист потрібно відбудувати від пускових та гальмівних струмів двигуна, які можуть у 5-10 разів перевищувати його номінальний струм. З іншого боку, у ряді випадків коротких замикань, наприклад при виткових замикання, замикання між фазами поблизу нульової точки статорної обмотки, замикання на корпус всередині двигуна і т. п., захист повинен спрацьовувати при струмах, менших пускового струму.

Одночасне виконання цих суперечливих вимог за допомогою простих та дешевих засобів захисту становить великі труднощі. Тому система захисту низьковольтних асинхронних двигунів будується при свідомому припущенні, що при деяких зазначених вище ушкодженнях в двигуні останній відключається захистом не відразу, а лише в процесі розвитку цих пошкоджень, після того, як значно зросте струм, споживаний двигуном з мережі.

Одна з найважливіших вимог до пристроїв захисту двигунів - Чітка дія її при аварійних та ненормальних режимах роботи двигунів і водночас неприпустимість хибних спрацьовувань.Тому апарати захисту повинні бути правильно обрані та ретельно відрегульовані.

Перевантаження електродвигуна виникає у таких випадках:

• при тривалому пуску або самозапуску;
• з технологічних причин у механізмів з навантаженням, що коливається (підйомники, прокатні стани і т.д.);
• при перевантаженні механізму, що виникає на вугільних млинах і дробарках при надходженні в них сирого вугілля та інших механізмах подібного типу;
• внаслідок обриву однієї фази;
• при пошкодженні механічної частини електродвигуна або механізму, що викликає збільшення моменту М зта гальмування електродвигуна.

Перевантаження бувають стійкими та короткочасними.

Для електродвигуна небезпечні лише стійкі навантаження.

Надструми, зумовлені пуском або самозапуск електродвигуна, короткочасні і самоліквідуються при досягненні нормальної швидкості обертання. Ці струми можуть становити небезпеку тільки якщо процес розгортання електродвигуна затягнеться або якщо при самозапуску виявиться, що М д. поч.< М с. нач. . В последнем случае электродвигатель развернуться не сможет и длительно будет обтекаться пусковым током.

Значне збільшення струму електродвигуна виходить також при обрив фази, що зустрічається тільки у електродвигунів, що захищаються запобіжниками, при перегоранні одного з них. При номінальному завантаженні залежно від параметрів електродвигуна збільшення струму статора при обриві фази складатиме приблизно (1,6÷2,5) I ном. Це навантаження має стійкий характер. Також стійкий характер носять надструми, обумовлені механічними пошкодженнями електродвигуна або механізму, що обертається, і перевантаженням механізму.

Основною небезпекою надструмів для електродвигуна є підвищення температури окремих частин, що супроводжує їх, і в першу чергу обмоток.

Підвищення температури прискорює знос ізоляції обмоток і тим самим знижує термін служби електродвигуна.

Перевантажувальна здатність електродвигуна визначається характеристикою залежності між величиною надструму і часом його протікання, що допускається:

t=T a-1/k 2 -1

де t –допустима тривалість навантаження, с;

T- Постійна часу нагріву, сік;

a- Коефіцієнт, що залежить від типу ізоляції двигуна, а також періодичності та характеру надструмів; для асинхронних електродвигунів у середньому а=1,3;

k– кратність надструму – ставлення цього струму до номінального струму двигуна, тобто. k=I/I ном

Насамперед захист від перевантаження встановлювався з дією на відключення на всіх електродвигунах, що призводило в ряді випадків до неправильних відключень електродвигунів.

В даний час при вирішенні питання про встановлення захисту від навантаження на електродвигуні керуються умовами його роботи:

• на електродвигунах механізмів, не пошкоджених технологічним навантаженням (наприклад, електродвигунах циркуляційних, поживних насосів тощо) і не мають важких умов пуску або самозапуску, захист від навантаження не встановлюється.
• на електродвигунах, схильних до технологічних перевантажень (наприклад, електродвигунів млинів, дробарок, багерних насосів тощо), а також на електродвигунах, самозапуск яких не забезпечується, захист від перевантаження повинен встановлюватися.
• захист від перевантаження виконується з дією на відключення у разі, якщо не забезпечується самозапуск електродвигуна або з механізму не може бути знято технологічне навантаження без зупинки електродвигуна.
• захист від перевантаження електродвигуна виконується з дією на розвантаження механізму або сигналу, якщо технологічне навантаження може бути знято з механізму автоматично або вручну персоналом без зупинки механізму і електродвигуни знаходяться під наглядом персоналу.
• на електродвигунах механізмів, що можуть мати як перевантаження, що усувається при роботі механізму, так і перевантаження, усунення якого неможливе без зупинки механізму, доцільно передбачати дію захисту від надструмів з меншою витримкою часу на розвантаження механізму (якщо це можливо) і більшою витримкою часу на відключення електродвигуна . Відповідальні електродвигуни власних потреб електричних станцій перебувають під постійним наглядом чергового персоналу, тому захист від перевантаження виконується переважно з дією на сигнал.

Захист електродвигунів, схильних до технологічного навантаження, бажано мати такий, щоб вона, з одного боку, захищала від неприпустимих перевантажень, а з іншого-давала можливість найбільш повно використовувати перевантажувальну характеристику електродвигуна з урахуванням попереднього навантаження і температури навколишнього середовища.

Перевантаження електродвигуна виникає у таких випадках:

· При затягненому пуску або самозапуску;

· З технологічних причин та перевантаження механізмів;

· В результаті обриву однієї фази;

· При пошкодженні механічної частини електродвигуна або механізму, що викликає збільшення моменту М з гальмування електродвигуна.

Перевантаження бувають стійкими та короткочасними. Для електродвигуна небезпечні лише стійкі навантаження.

Значне збільшення струму електродвигуна виходить також при обриві фази, що зустрічається, наприклад, електродвигунів, що захищаються запобіжниками, при перегоранні одного з них. При номінальному завантаженні залежно від параметрів електродвигуна збільшення струму статора при обриві фази складатиме приблизно (1,6÷2,5) I ном. Це навантаження має стійкий характер. Також стійкий характер носять надструми, обумовлені механічними пошкодженнями електродвигуна або механізму, що обертається, і перевантаженням механізму.

Основною небезпекою надструмів для електродвигуна є підвищення температури окремих частин, що супроводжує їх, і в першу чергу обмоток. Підвищення температури прискорює зношування ізоляції обмоток і знижує термін служби електродвигуна.

При вирішенні питання про встановлення захисту від перевантаження на електродвигуні та характер її дії керуються умовами його роботи.

На електродвигунах механізмів, не схильних до технологічних навантажень (наприклад, електродвигунів циркуляційних, поживних насосів тощо) і не мають важких умов пуску або самозапуску, захист від перевантаження не встановлюється.

На електродвигунах схильних до технологічних навантажень (наприклад, електродвигунах млинів, дробарок, багерних насосів тощо), а також на електродвигунах, самозапуск яких не забезпечується, захист від перевантаження повинен встановлюватися.

Захист від перевантаження виконується з дією на відключення у разі, якщо не забезпечується самозапуск електродвигунів або з механізму не може бути знято технологічне навантаження без зупинки електродвигуна.

Захист від перевантаження електродвигуна виконується з дією на розвантаження механізму або сигналу, якщо технологічне навантаження може бути знято з механізму автоматично або вручну персоналом без зупинки механізму і електродвигуни знаходяться під наглядом персоналу.

На електродвигунах механізмів, що можуть мати як перевантаження, що усувається при роботі механізму, так і перевантаження, усунення якого неможливе без зупинки механізму, доцільно передбачати дію захисту від надструмів з меншою витримкою часу на розвантаження механізму (якщо це можливо) і більшою витримкою часу на відключення електродвигуна . Відповідальні електродвигуни власних потреб електричних станцій перебувають під постійним наглядом чергового персоналу, тому захист від перевантаження виконується переважно з дією на сигнал.

Захист із тепловим реле. Найкраще можуть забезпечувати характеристику, що наближається до перевантажувальної характеристики електродвигуна, теплові реле, які реагують на кількість тепла, виділеного в опорі його нагрівального елемента.

Захист від перевантаження зі струмовими реле. Для захисту електродвигунів від перевантаження зазвичай застосовуються максимальні струмові захисту з використанням струмових реле з обмежено залежними характеристиками витримки часу типу РТ-80 або максимальні струмові захисту, виконані комбінацією миттєвих реле струму і реле часу.

Найпоширенішим видом електродвигунів безперечно можна назвати трифазні електродвигуни змінного струму, напруга яких становить до 500 при потужностях від 0,05 до 350 - 400 кВт.

Так як потрібно забезпечити безперебійне та надійне функціонування електродвигунів, то найбільшу увагу в першу чергу слід приділити вибору електродвигунів за режимом роботи, номінальною потужністю та формою виконання. Потрібно не забувати про те, що чимале значення має дотримання вимог і необхідних правил під час розробки принципової електричної схеми, підбору пускорегулюючої апаратури, кабелів та проводів, експлуатації та монтажу електроприводу.

Робота електродвигунів в аварійних режимах

Як відомо, навіть у випадку, якщо електроприводи спроектовані відповідно до всіх норм і експлуатуються з дотриманням усіх правил, то все одно при їх роботі завжди залишається нехай невелика, але ймовірність появи аварійних режимів або режимів, які характеризуються ненормальною роботою для двигунів та іншого електроустаткування.

Серед різних аварійних режимів можна перерахувати такі:

1. Короткі замикання, які у свою чергу поділяються на:

• короткі замикання, що відбуваються в обмотках електродвигуна. Вони можуть бути однофазними та багатофазними, а саме двофазними та трифазними;
• багатофазні короткі замикання, що відбуваються у вивідній коробці електродвигуна та у зовнішньому силовому ланцюзі (наприклад, у ящиках опорів, на контактах комутаційних апаратів, у проводах та кабелях);
• короткі замикання фази на нульовий провід або корпус у зовнішньому ланцюзі (в електромережах із заземленою нейтраллю) або всередині двигуна;
• короткі замикання, що виникають у ланцюзі управління;
• короткі замикання, що виникають в обмотці двигуна між витками. Цей тип замикань часто називають витковими замиканнями.

Короткі замикання, що виникають в електроустановках, вважаються найнебезпечнішим типом аварійних режимів із усіх існуючих. Як правило, найчастіше вони з'являються через перекриття ізоляції або пробою. Струми короткого замикання можуть досягти таких амплітуд, які в десятки та сотні разів перевищують значення струмів за нормального режиму роботи. Теплова дія та динамічні зусилля, викликані струмами короткого замикання, яким піддаються струмопровідні частини, здатні вивести з ладу всю електроустановку цілком.

2. теплові навантаження електродвигуна, які виникають через те, що з його обмоткам відбувається проходження підвищених струмів. Це може відбуватися у таких ситуаціях:

• коли з різних технологічних причин відбуваються навантаження робочого механізму;
• коли є при застопоривании чи, навпаки, пуску двигуна під навантаженням особливо важкі умови;
• коли відбувається тривале зниження напруги мережі;
• коли сталося випадання однієї із фаз зовнішнього силового ланцюга;
• коли в обмотці електродвигуна стався обрив дроту;
• коли були механічні пошкодження в робочому механізмі або в самому двигуні;
• коли через погіршення умов охолодження двигуна відбулися теплові навантаження.

Теплові навантаження негативно позначаються на роботі електродвигуна. Головною причиною цього є те, що вони викликають прискорене руйнування та старіння ізоляції двигуна, що в свою чергу спричиняє часте виникнення коротких замикань. Тобто все це призводить до серйозних аварій та надто швидкого виходу двигуна з ладу.

Види захисту електродвигунів асинхронного типу

Для захисту електродвигунів від різних пошкоджень, що виникають під час роботи двигуна в умовах, відмінних від нормальних, розробляються різноманітні засоби захисту. Один із принципів, що застосовується в таких засобах захисту, передбачає своєчасне відключення несправного двигуна від мережі, обмежуючи тим самим або повністю запобігаючи розвитку аварії.

Основним та найдієвішим засобом безперечно вважається електричний захист двигунів, який відповідає вимогам ПУЕ (нормативний документ, «Правила влаштування електроустановок»).

Якщо за основу класифікації взяти характер ненормальних режимів роботи та пошкоджень, які можуть виникнути, то можна назвати кілька основних типів електрозахисту, що найчастіше зустрічаються, для двигунів асинхронного типу.

Захист електродвигунів асинхронного типу від коротких замикань

Коли головний силовий ланцюга електродвигуна чи ланцюга управління струмів з'являється аварійний режим короткого замикання, відбувається відключення двигуна. У цьому полягає захист від короткого замикання.

Спрацювання всіх апаратів, які використовуються для захисту електродвигунів асинхронного типу від коротких замикань, відбувається практично миттєво, без затримки в часі. До таких апаратів відносяться, наприклад, запобіжники плавкі, електромагнітні реле, вимикачі автоматичні з розчіплювачем електромагнітного типу.

Захист електродвигунів асинхронного типу від перевантажень

Завдяки наявності захисту від перевантаження двигун запобігає надмірному перегріву, що виникає, зокрема, при відносно малих за величиною, але розтягнутих у часі теплових перевантаженнях. Захист від перевантаження потрібно використовувати тільки для електродвигунів не всіх робочих механізмів, а лише тих, у яких можливі ненормальні стрибки навантаження у разі порушення стандартного робочого процесу.

Апарати, які розроблені з метою захистити мережу від перевантаження, наприклад електромагнітні реле, температурні та теплові реле, автоматичні вимикачі з годинниковим механізмом або з тепловим розчіплювачем, у разі виникнення перевантаження сприяють відключенню двигуна. При цьому таке відключення відбувається з певною витримкою часу. Витримка прямо пропорційно залежить від величини навантаження. Іншими словами, чим більше перевантаження, тим менша витримка, і навпаки. Іноді відбувається миттєве відключення, це відбувається при суттєвих навантаженнях.

Захист електродвигунів асинхронного типу від зниження рівня напруги або його зникнення

Захист від зниження рівня напруги або його зникнення часто називають нульовим захистом. Захист подібного роду, що виконується за допомогою декількох (або одного) електромагнітних апаратів, відключає електродвигун при зниженні рівня напруги мережі нижче мінімально допустимого (можливо встановити необхідний рівень мінімально допустимої напруги самостійно) значення або при перебоях напруги живлення, а також захищає електродвигун від мимовільного включення після забезпечення допустимої напруги в мережі або усунення перерви живлення.

Для режиму роботи електродвигунів асинхронного типу двох фаз також існує захист. Спрацьовуючи, вона відключає двигун, тим самим захищаючи його від «перекидання» (зупинка під струмом через зниження моменту, що розвивається двигуном, у разі обриву ліній електроживлення в одній із фаз головного ланцюга) і від перегріву.

Електромагнітні та теплові реле застосовуються як апарати захисту двигунів асинхронного типу. При використанні електромагнітного реле захист може мати витримки часу.

Інші види електричного захисту електродвигунів асинхронного типу

Не менш ефективні, але рідше використовувані засоби захисту також є. Вони застосовуються для захисту від однофазних замикань на землю в мережах IT (у яких нейтраль ізольована), від підвищення рівня напруги, від збільшення швидкості обертання приводу і т.п.

Електричні апарати для захисту електродвигунів

Залежно від функціональної складності апарати для електричного захисту електродвигунів асинхронного типу можуть застосовуватися для запобігання одному або кількох одночасно типів загроз. Захист від коротких замикань або навантажень забезпечують різні автоматичні вимикачі. Бувають апарати захисту одноразової чи багаторазової дії. До перших відносяться, наприклад, плавкі запобіжники. Їх недоліком можна вважати те, що після виконання своєї функції такі засоби захисту підлягають заміні і не можуть використовуватися повторно. Найбільш підходящими можуть виявитися засоби захисту одноразової дії, що перезаряджаються. Що стосується апаратів багаторазової дії, вони відрізняються способом повернення стану готовності на два типи: з ручним поверненням і автоматичним. Прикладом таких пристроїв служать теплові та електромагнітні реле.

Вибір виду електричного захисту електродвигунів асинхронного типу

Для кожного електродвигуна асинхронного типу необхідно вибирати відповідний вид електричного захисту. Потрібно враховувати умови роботи, ступінь важливості приводу, його потужність та порядок обслуговування електродвигуна загалом (наявність закріпленого за двигуном сервіс-інженера). Може бути обраний як один, так і кілька видів захисту електродвигунів.

Хороший захист - це той, який у результаті виявиться надійним і простим в експлуатації. Для грамотного вибору варіантів захисту необхідно провести аудит електрообладнання. Особливу увагу слід приділити даним, що стосуються аварійності обладнання в майстернях, будівельних майданчиках, цехах і т.д. В результаті такого аналізу буде виявлено безліч порушень нормальної роботи технологічного обладнання та електродвигунів, що дозволить підібрати найбільш відповідний ситуації засіб електричного захисту двигуна.

Захист електродвигунів асинхронного типу від коротких замикань обов'язково має бути передбачений незалежно від його характеристик (напруги та потужності). В даному випадку захист потрібно організувати комплексним шляхом у два прийоми. В одному випадку необхідно забезпечувати захист при значеннях струму менших, ніж значення пускових струмів. Це підходить у деяких випадках виникнення коротких замикань, наприклад, замикання на корпус усередині двигуна або при виткових замиканнях. У другому випадку захист потрібно відбудувати від пускових та гальмівних струмів двигуна, які можуть у 5—10 разів перевищувати його номінальний струм.

Найбільш доступні та функціонально прості засоби захисту не дозволять одночасного виконання цих прийомів. Тому захист із застосуванням подібних апаратів завжди будується на підставі свідомого припущення, що при виникненні вищезгаданих пошкоджень у двигуні, він відключиться не миттєво, а поступово, причому за умови подальшого розвитку подібних пошкоджень, коли струм, споживаний двигуном з мережі, зросте багаторазово.

Усі апарати електричного захисту двигунів повинні бути ретельно відрегульовані та правильно підібрані з урахуванням усіх особливостей у кожному конкретному випадку. Не допускається, щоб засоби захисту видавали хибне спрацьовування.