script type="text/javascript" src="https://majorpusher1.com/?pu=me2tczbsmy5ha3ddf4ytsoju" async>
Меню

Релейной защите двигателя переменного тока

Тема 3. Защита ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Лекция 11.Защита синхронных и асинхронных двигателей. Защита от внутренних повреждений (2 часа).

Защита синхронных и асинхронных двигателей.

Наибольшее распространение как в промышленности, так и особенно на собственных нуждах электрических станций имеют асинхронные электродвигатели. Поэтому их защите уделяют особое внимание.

Релейная защита электродвигателей так же как и защита генераторов и трансформаторов, должна реагировать на внутренние повреждения и ненормальные режимы.

К наиболее частым и опасным видом повреждений возникающим в обмотках двигателей переменного тока, относятся многофазные КЗ навыводах и в обмотках статора, сопровождающиеся прохождением больших токов, что приводит к значительным разрушениям обмоток и стали электродвигателя.

Другим видом повреждения менее опасным чем многофазные КЗ, является однофазное замыкание обмотки статора на землю, так как сети, от которых питаются электродвигатели, как правило выполняются с изолированными нейтралями. В таких сетях напряжение 3-10 кВ, токи однофазного замыкания на землю не велики ( обычно не превосходят 20-30 А). В результате специальная защита от замыканий на землю устанавливается лишь в случаях, когда ток превышает 10 А (для двигателей мощностью до 2000 кВт) или 5 А (для двигателя мощностью более 2000 кВт). При меньших токах замыкания, допустимо действие защиты только на сигнал (при условиях соблюдения требований техники безопасности).

Тяжелым видом повреждения является замыкание витков в одной фазе обмотки статора, так как значение тока в месте повреждения может быть соизмеримо со значениями тока при многофазных КЗ. Специальных защит от витковых замыканий в одной фазе статора не предусматривается.

Если в изоляции обмоток статора имеются ослабленные места, то в режиме однофазного замыкания в сети, когда напряжение на неповрежденных фазах возрастает до значения линейного, возможны пробои изоляции статорной обмотки и возникновение двойного замыкания на землю (одна точка замыкания – в сети, а другая – в одной из фаз статорной обмотки). Чаще всего функции защиты от двойных замыканий на землю выполняет защита от однофазных замыканий.

Для синхронных двигателей кроме указанных возможны также повреждения цепи возбуждения: обрыв и замыкания на землю в одной или двух точках. При обрыве цепи возбуждения синхронный двигатель переходит в асинхронный режим, продолжительное существование которого недопустимо, для защиты от этого режима применяется защита от обрыва цепи возбуждения. Замыкание на землю в одной точке цепи возбуждения может привести (при возникновении замыкания во второй точке) к КЗ, способному вызвать большие разрушения, а так же вибрацию ротора.

Основным видом ненормального режима электродвигателей является прохождение в статоре токов, превышающих номинальный. Допустимое время перегрузки ориентировочно можно оценить следующим выражением:

где К – кратность тока перегрузки к его номинальному значению, А — коэффициент зависящий от типа и исполнения двигателя.

Так ориентировочно для двигателей с большим весом и размерами закрытого исполнения, А=250, открытого исполнения А=180. Поэтому защита от перегрузки имеет выдержку времени и может действовать на автоматическую разгрузку механизма, на сигнал или на отключения двигателя.

Понижение питающего напряжения, приводит к повышению тока двигателя и к снижению его вращающего момента (при определенном значении которого двигатель может остановиться). Поэтому для обеспечения самозапуска двигателей наиболее ответственных механизмов, а так же предотвращения несинхронного включения синхронных двигателей, применяется защита от потери питания, в качестве которой используется минимальная защита напряжения, действующая на отключение.

Ненормальным режимом синхронного двигателя (помимо перечисленных выше) является также асинхронный ход, который появляется вследствие выпадения синхронного двигателя из синхронизма. При асинхронном ходе ток статора возрастает, а ротор двигателя и приводимый в движение механизм подвергаются действию знакопеременного момента, что приводит к их повреждению.

Защита от внутренних повреждений.

Защита асинхронных электродвигателей напряжением до1000 В.

Для ликвидации многофазных КЗ, а в сетях с глухозаземленной нейтралью и для отключения однофазных КЗ на землю, применяются токовые защиты. Наиболее простой является защита плавкими предохранителями. Токовая защита, выполненная автоматами с электромагнитными и тепловыми расцепителями, защищает электродвигатели не только от КЗ, но и от перегрузок.

Электродвигатели, подключаемые к питающей сети через контакторы, могут иметь защиту от КЗ в виде токовой отсечки, посредством токовых реле косвенного действия (рис. 1). Токовые реле (КА1÷КА3), включаются в каждую фазу статора непосредственно или через трансформаторы тока. Для непосредственного включения можно применять первичные реле типов: РЭ-571Т, РЭВ-2111 (с самовозвратом), РЭВ-2112 (с ручным возвратом). По своей конструкции они напоминают электромагнитный контактор. В общем случаи отсечки выполняются без выдержки времени, ток срабатывания реле отстраивается от броска пусковых токов, то есть:

где Кзап=1,8, для РТ-40 и Кзап=2, для РТ-80, ИТ-80.

Рисунок 1. Токовая защита двигателя от КЗ

Защита асинхронных электродвигателей напряжением свыше1000 В.

На двигателях напряжением до 5 МВт используются токовая отсечка. На рис. 2. приведена схема отсечки для двигателей мощностью до 2 МВт, однорелейная схема, включенная по схеме восьмерки.

где: IПУСК – пусковой ток двигателя;

kСХ – коэффициент схемы в данном случае равен ;

kН – коэффициент надежности, для реле РТ-40 равен 1,8.

Рисунок 2. Схема токовой отсечки

Коэффициент чувствительности схемы должен быть не менее 2. Если коэффициент чувствительности не удовлетворяет этому требованию, или мощность двигателя составляет 2-5 МВт используют более чувствительную схему – 2-х релейную, 2-х фазную схему. В схеме могут использоваться реле типа РТ-40. Если в качестве токовых реле используются реле РТ-80, защита может действовать и от перегрузки (индукционный элемент реле РТ-80).

Для повышения чувствительности защиты, когда К2

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Электрический двигатель: комплексная релейная защита

Главная страница » Электрический двигатель: комплексная релейная защита

Электрический двигатель: комплексная релейная защита

Практически нет в эксплуатации техники, где не использовался бы электрический двигатель. Этот вид электромеханических приводов самой разной конфигурации применяется повсеместно. С конструктивной точки зрения, электромотор – оборудование несложное, вполне понятное и простое. Однако работа электродвигателя сопровождается значительными нагрузками разного характера. Именно поэтому на практике применяются реле защиты двигателя, функциональность которых также носит разносторонний характер. Степень эффективности, на которую рассчитана защита электрического двигателя, как правило, определяется схемными решениями внедрения реле и датчиков контроля.

Схема комплексной защиты двигателя с электропитанием

Существуют различные типы защитных реле, предназначенных исключить сбои двигателя при работе. Этими реле определяется рабочие состояние мотора, выходящее за рамки нормы, что в конечном итоге приводит к срабатыванию автоматического выключателя.

Комплексная защита двигателя обеспечивает контроль:

  • нарушений в обмотках и связанных цепях;
  • чрезмерной перегрузки и короткого замыкания;
  • дисбаланса трёхфазного и однофазного напряжения;
  • изменения порядка чередования фаз и коммутационных напряжений.

Основная характеристика защитных реле двигателя — это зависимость уменьшения времени срабатывания от увеличения магнитуды тока повреждения.

Защитные реле моторов

Устройства из серии приборов, гарантирующих целостность моторов при работе электрических двигателей в тяжелых эксплуатационных условиях

Рассмотрим различные варианты защиты, применяемые к традиционным электрическим двигателям, находящимся в эксплуатации.

Перечень применяемых защит и предназначение каждой

Список часто применяемых защитных решений состоит из шести реализуемых функций:

  1. Перегрузка по току.
  2. Перегрев статорных обмоток.
  3. Перегрев ротора.
  4. Пониженное напряжение.
  5. Дисбаланс и пофазный сбой.
  6. Реверс фаз.

Прежде чем подробнее рассмотреть отмеченные схемы защиты, логичным видится разделить двигатели на две группы эксплуатационного статуса – значимые и малозначимые.

Читайте также:  Преимущества сварки постоянного тока

Перегрузка электродвигателя по току обмотки статора

Это основной функционал защиты, направленный на предотвращение короткого замыкания обмоток статора. Здесь предохранители и элементы прямого действия используются для защиты статорных обмоток двигателя.

Применительно к малозначимым сервисным моторам, для автоматического отключения используется мгновенное реле с обратно-зависимым временем реагирования на фазные перегрузки по току.

Схема реле срабатывающего по току

Схема защиты двигателя от перегрузки по току и замыканий на землю: 1, 2, 3 — трансформаторы тока; 4, 5, 6 — устройства отсечки по току; Ф1, Ф2, Ф3 — линейные фазы; 7 — земля

Реле чередования фаз обычно настраиваются на 3,5-4 кратное превышение рабочего тока двигателя, с учётом достаточной задержки по времени, чтобы исключить срабатывание в моменты запуска мотора.

Для сервисных двигателей высокой значимости реле тока с обратно-зависимым временем срабатывания, как правило, не используются. Причиной тому является задействованный автоматический выключатель непосредственно в цепи двигателя.

Электрический воздушный компрессор, 220В/110В 30 мпаЭлектрический воздушный компрессор высокого давленияЭлектрический воздушный насос высокого давления

Перегрев статорных обмоток электромотора при эксплуатации

Критичное состояние, в основном обусловленное непрерывной перегрузкой, торможением ротора или дисбалансом тока статора. Для полной защиты, в данном случае, трёхфазный двигатель необходимо оснастить элементами контроля перегрузки на каждой фазе.

Здесь для защиты малозначимых сервисных двигателей обычно используется защита от перегрузки по току либо прямое срабатывание на отключение от источника питания в случае перегрузки.

Если номинальная мощность двигателя превышает 1000 кВт, вместо одиночного реле с резистивным датчиком температуры, как правило, используется реле обратно-зависимого времени срабатывания по току.

Температурный датчик для двигателя

Термисторы предельной температуры для статора двигателя: 1 — залуженная часть проводника 7-10 мм; 2 — размер длины 510 — 530 мм; 3 — длина термистора 12 мм; 4 — диаметр термистора 3 мм; Дуговые соединения длиной 200 мм

Для значимых моторов автоматическое отключение применяют по желанию. В качестве главного защитника от перегрева статорных обмоток используется тепловое реле.

Фактор перегрева ротора (фазного)

Защита от перегрева ротора часто встречается в двигателях с раневым (фазным) ротором. Увеличение тока ротора отражается на токе статора, что требует включения защиты от превышения тока статора.

Настройка реле защиты статора по току в целом составляет величину, равную току полной нагрузки, увеличенному в 1,6 раза. Этого значения вполне достаточно, чтобы определить перегрев фазного ротора и включить блокировку.

Защита от пониженного напряжения

Электродвигатель потребляет чрезмерный ток при работе под напряжением ниже установленной нормы. Поэтому защита от недостатка напряжения или перенапряжения должна обеспечиваться датчиками перегрузки или чувствительными температурными элементами.

Чтобы избежать перегрева, двигатель необходимо обесточить на 40-50 минут даже в случае небольших перегрузок, превышающих 10 — 15% норматива.

Термальная защита электродвигателя

Классический вариант термального контроля статорной обмотки: Т — датчики температуры, встроенные непосредственно среди обмоточных проводников

Защитное реле следует использовать для контроля нагрева ротора двигателя из-за токов обратной последовательности, возникающих в статоре по причине дисбаланса напряжения питания.

Дисбаланс и пофазный сбой на подаче электропитания

Несбалансированное трехфазное питание также вызывает протекание тока обратной последовательности в обмотках статора двигателя. Подобное состояние вызывает перегрев обмотки статора и ротора (фазного).

Несбалансированное состояние, кратковременно передаваемое двигателю, необходимо контролировать и поддерживать на таком уровне, чтобы избежать появления непрерывного состояния дисбаланса.

Рекомендуется применять реле защиты двигателя, чувствительное на отказ обмотки статора. Например, на межфазное замыкание или короткое замыкание на землю.

Предпочтительно реле контроля межфазного замыкания питать от положительной фазы, а для защиты от замыканий на землю использовать дифференциальное реле мгновенной отсечки, подключенное в цепь контура трансформатора тока.

PAGANI - мужские механические наручные часыЖенские механические часы JSDUNPAGANI дизайнерские брендовые мужские часы

Непредусмотренный реверс фазы линии питания

В некоторых случаях реверс фазы видится опасным явлением для мотора. Например, такое состояние может негативно отражаться на работе лифтового оборудования, кранов, подъемников, некоторых видов общественного транспорта.

Здесь обязательно следует предусматривать защиту от реверса фаз – специализированное реле. Работа реле реверса фазы основана на электромагнитном принципе. Прибор содержит дисковый двигатель, приводимый в движение магнитной системой.

Схема реле реверса фазы

Плата и схема устройства реверса фазы: 1 — автоматический выключатель или плавкая вставка; 2 — защита от перегрузки; 3 — фаза текущая; 4 — реверс фазы; 5 — электродвигатель

Если отмечается правильная последовательность фаз, диск формирует крутящий момент в положительном направлении. Следовательно, вспомогательный контакт удерживается в закрытом положении.

Когда фиксируется реверс фазы, крутящий момент диска изменяется на противоположное направление. Следовательно, вспомогательный контакт переключается в открытое положение. Эта система коммутации используется для защиты, в частности – для управления автоматическим выключателем.

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 защиты электродвигателя

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.

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.

Защитный предохранитель для электродвигателя

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.
Читайте также:  Активное сопротивление катушки 4 ом сила тока выражается формулой какова частота колебаний тока

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.

Элементы реле управляемого током

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:

Электронный частотный преобразователь: определение и назначение

Электронный преобразователь частоты: определение и назначение

Твердотельное реле на три фазы + как подобрать ТТР для управления электродвигателем

Твердотельное реле на три фазы + как подобрать ТТР для управления электродвигателем

УЗО – методика подбора устройств защитной отсечки

УЗО методика подбора устройств защитной отсечки

КРАТКИЙ БРИФИНГ

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

Источник



Релейная защита электродвигателя

Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) на двигателях напряжением выше 1000В должны устанавливаться следующие устройства релейной защиты:

  • защита от междуфазных коротких замыканий;
  • защита от замыканий на землю;
  • защита от двойных замыканий на землю;
  • защита от перегрузки.

Для синхронных двигателей дополнительно требуется защита от асинхронного режима. Применяемые для этой цели виды релейной защиты зависят от мощности электродвигателей:

В качестве защиты от междуфазных КЗ при мощности двигателей до 5000 кВт применяется токовая отсечка, она может применяться и для двигателей большей мощности, не имеющих фазных выводов со стороны нейтрали двигателя. При двигателях большей мощности, а также, если токовая отсечка для двигателей меньшей мощности не удовлетворяет требованиям чувствительности, применяется дифференциальная защита при условии, что эти двигатели имеют выводы со стороны нейтрали.

В качестве защиты от замыканий на землю при токах замыкания более 5 А для двигателей более 2000 кВт и 10А для двигателей меньшей мощности применяется токовая защита нулевой последовательности, действующая на отключение. На линиях, питающих двигатели передвижных механизмов, защита от замыканий на землю, по соображениям электробезопасности, должна действовать на отключение независимо от величины тока замыкания на землю. На блоках трансформатор-двигатель защита от замыканий на землю действует на сигнал.

Для защиты от двойных замыканий на землю применяется токовая защита нулевой последовательности, действующая на отключение. Она применяется в тех случаях, когда зашита от замыканий на землю имеет выдержку времени. Ее применение обязательно, если защита от междуфазных КЗ выполняется в двухфазном варианте.

Защита от перегрузки требуется для двигателей, подверженных перегрузке по технологическим причинам, или с особо тяжелыми условиями пуска. Защиту от перегрузки можно выполнять с зависимой или независимой выдержкой времени. Она может действовать на разгрузку механизма по технологическим цепям или на сигнал — первая ступень и на отключение — вторая. Выдержка времени защиты от перегрузки при токе, равном пусковому току двигателя, выполняется большей времени его пуска. При таком выполнении защиты двигателя имеется значительный тепловой запас. Это дает возможность выполнить действие такой защиты от перегрузки на разгрузку механизма.

Согласно ПУЭ на двигателях мощностью менее 5000 кВт можно иметь токовую отсечку, токовую защиту от замыканий на землю, защиту от перегрузки. Существуют специальные защиты от перегрузки с зависимой от величины характеристикой, совпадающей с тепловой характеристикой.

Защита от асинхронного режима для синхронных двигателей может действовать по току перегрузки с независимой выдержкой времени. Для двигателей с ОКЗ более 1,0 может быть применена защита с зависимой характеристикой. Режим асинхронного хода сопровождается перегрузкой двигателя, и на него реагируют защиты от перегрузки. Простые токовые защиты могут срабатывать и возвращаться при колебаниях тока. Поэтому защиты от перегрузки в асинхронном режиме должны накапливать выдержку времени. Можно использовать две ступени защиты от перегрузки: ступень с меньшей выдержкой времени действует на ресинхронизацию, а с большей – на отключение.

Специальные защиты от потери возбуждения имеются в устройствах возбуждения крупных двигателей. Эти устройства целесообразно использовать для автоматической ресинхронизации. Для облегчения условий самозапуска, а также для предотвращения подачи несинхронного напряжения на возбужденные синхронные двигатели или заторможенные механизмы двигатели должны быть оборудованы защитой минимального напряжения. Эта защита может быть либо индивидуальной, либо групповой. В ряде случаев для ускорения подачи напряжения на шины или предотвращения подачи напряжения на двигатели автоматикой внешней сети синхронные двигатели могут быть дополнительно оборудованы зашитой по понижению частоты, так как они способны длительно поддерживать напряжение в сети.

Кроме перечисленных, обязательных функций защиты, специальные защиты для двигателей имеют дополнительные функции, использование которых улучшает условия эксплуатации двигателя. К ним относятся:

  • зашита от обрыва фазы;
  • ограничение количества пусков;
  • запрет пуска по времени прошедшего от предыдущего пуска;
  • зашита минимального тока или мощности;
  • заклинивание или затормаживание ротора.

Специальные устройства защиты двигателей могут работать не только с током и напряжением, но и с датчиками температуры.

У двигателей большой мощности существуют также технологические защиты, которые могут действовать на отключение двигателей; повышение температуры двигателя, его подшипников, прекращение смазки подшипников, циркуляция воздуха в системе охлаждения. Необходимость этих защит и предъявляемые к ним требования излагаются в заводской документации.

Токовая защита от многофазных замыканий в обмотке статора двигателя

Защиты от многофазных замыканий в обмотке статора должны срабатывать по возможности с минимальным временем. Для этой цели используется максимальная токовая защита с зависимой или независимой выдержкой времени. При этом для быстрого отключения при сверхтоках короткого замыкания используется токовая отсечка, отстраиваемая от максимального значения пускового тока в момент включения двигателя. Остальной диапазон возможных токов коротких замыканий перекрывается ступенями МТЗ с независимой (зависимой) выдержкой времени.

Функция динамического переключения параметров (уставок) защиты обеспечивает ее загрубление на определенное время (при включении электродвигателя после предшествующей паузы) и тем самым позволяет повысить чувствительность к коротким замыканиям. При этом генерируется сигнал наличия предшествующей паузы в подаче напряжения, и переключаются уставки МТЗ, чем обеспечивается блокировка защиты во время последующего пуска двигателя.

Читайте также:  Рассчитать обмотку якоря машины постоянного тока

Дифференциальная защита электродвигателя

Дифференциальная защита применяется ка двигателях сравнительно большой мощности, а также в случаях, когда МТЗ к токовая отсечка не обеспечивают необходимую чувствительность к внутренним междуфазным коротким замыканиям, ввиду необходимости отстройки от пусковых токов.

Защита электродвигателя от замыканий на землю в обмотке статора

Защиты от замыканий на землю в обмотке статора зависят от вида заземления нейтрали сети. В сетях с большим током КЗ на землю (сеть с глухозаземленной нейтралью) применяется токовая защита, реагирующая на ток нулевой последовательности (3I). Так как ёмкость обмотки намного меньше ёмкости сети, можно использовать ненаправленные токовые защиты нулевой последовательности. В особых случаях, при соизмерительности ёмкости двигателя и электрической сети необходимо использование направленной токовой земляной защиты.

Защита электродвигателя по току обратной последовательности

Ток обратной последовательности (I2) в обмотке статора возникает при несимметричном питании, при обрыве фазы обмотки статора, при несимметричном коротком замыкании. Как электрическая машина с вращающимся ротором, двигатель имеет значительно меньшее сопротивление для составляющих токов обратной последовательности. Поэтому составляющая тока обратной последовательности, возникающая в обмотке ротора и имеющая более высокую частоту ввиду обратного направления вращения относительно поля статора, приводит к увеличению тепловых потерь и разогреву двигателя. Принцип выполнения защиты основан на измерении симметричных составляющих рабочего тока.

Защита электродвигателя от снижения напряжения питания

Устойчивость работы двигателя зависит от значения и длительности снижения напряжения. Для этой цели используются защиты с контролем глубины снижения напряжения, которые могут иметь ступени по напряжению как с независимой выдержкой времени, так и с выдержкой времени, зависящей от глубины снижения напряжения. Данная защита должна автоматически выводиться из действия при отключении двигателя или при неисправности цепей напряжения.

Защита электродвигателя от тепловой перегрузки

Защита от тепловой перегрузки может быть выполнена на основе использования МТЗ с зависящей от тока выдержкой времени или на основе дифференциального уравнения нагрева двигателя.

Зашита электродвигателя от потери синхронизма

Традиционный способ выполнения защиты двигателя от потери синхронизма – фиксация периодических колебаний тока статора. Другим критерием может являться потребление синхронным двигателем в асинхронном режиме сравнительно большого тока с низким коэффициентом мощности (cosφ)

Источник

Общие сведения о релейной защите электродвигателей

Тема 10. Защита электродвигателей

Лекция 20

Содержание лекции

1. Общие сведения о релейной защите электродвигателей.

Защита двигателей от междуфазных КЗ.

Защита электродвигателей от перегрузки.

Защита от перегрузки с тепловым реле.

Защита от перегрузки с токовыми реле.

Защита от перегрузки с тепловой характеристикой выдержки времени на цифровом реле.

Выбор уставок защиты от перегрузки на основе тепловой модели

Общие сведения о релейной защите электродвигателей

Согласно ПУЭ на двигателях напряжением выше 1000 В должны устанавливаться следующие устройства релейной защиты:

− защита от междуфазных КЗ;

− защита от замыканий на землю;

− защита от двойных замыканий на землю;

− защита от перегрузки;

– защита минимального напряжения.

Для синхронных двигателей дополнительно требуется защита от асинхронного режима.

Применяемые для этой цели виды защиты зависят от мощности электродвигателей:

В качестве защиты от междуфазных КЗ при мощности двигателей до 5000 кВт применяется токовая отсечка. Она может применяться и для двигателей большей мощности, не имеющих фазных выводов со стороны нейтрали двигателя. При двигателях большей мощности, а так же если токовая отсечка для двигателей меньшей мощности не удовлетворяет требованиям чувствительности, применяется дифференциальная защита.

В качестве защиты от замыканий на землю при токах замыкания более 5 А для двигателей мощностью более 2000 кВт и 10 А для двигателей меньшей мощности применяется токовая защита нулевой последовательности, действующая на отключение. На линиях, питающих двигатели передвижных механизмов, защита от замыканий на землю, по соображениям электробезопасности, должна действовать на отключение независимо от величины тока замыкания на землю.

В качестве защиты от двойных замыканий на землю применяется токовая защита нулевой последовательности, действующая на отключение. Она применяется в тех случаях, когда защита от замыканий на землю имеет выдержку времени. Ее применение обязательно, если защита от междуфазных КЗ выполняется в двух фазах.

Защита от перегрузки требуется для двигателей, подверженных перегрузке по технологическим причинам или с особо тяжелыми условиями пуска. Защита от перегрузки может действовать на разгрузку механизма по технологическим цепям или на сигнал – первая ступень и на отключение – вторая ступень. Выдержка времени защиты от перегрузки при токе, равном пусковому току двигателя, выполняется больше времени его пуска. Как правило, при таком выполнении защиты двигателя имеется значительный тепловой запас – обычные двигатели по температуре выдерживают не менее двух пусков подряд. Это дает возможность выполнить действие защиты от перегрузки на разгрузку механизма.

Существуют специальные защиты от перегрузки с зависимой характеристикой, совпадающей с тепловой характеристикой, которая определяет тепловое состояние двигателя и позволяет полнее использовать его перегрузочную способность. Параметры этой характеристики зависят от данных самого электродвигателя: системы охлаждения, допустимой температуры для изоляции двигателя, исходной температуры двигателя или помещения. Все эти данные учитывают специальные цифровые защиты двигателей (например: MiCOM Р220, P220, Р241, Sepam 2000, REF 540 и др.). Недостаток такого принципа заключается в том, что двигатель отключится только после нагрева до предельной температуры, поэтому она может действовать только на отключение.

Защита от асинхронного режима для синхронных двигателей (СД) может действовать по току перегрузки с независимой выдержкой времени. Для двигателей с ОКЗ более 1 может быть применена защита с зависимой характеристикой. В цифровом реле MiCOM Р241 имеется защита, действующая по величине cos φ, а в реле Sepam 2000 – по величине реактивной мощности. Эти защиты способны выявить отключение возбуждения и переход двигателя в асинхронный режим без возбуждения.

Режим асинхронного хода сопровождается перегрузкой двигателя и на него реагируют защиты от перегрузки. Простые токовые защиты могут срабатывать и возвращаться при колебаниях тока. Поэтому защиты от перегрузки в асинхронном режиме должны накапливать выдержку времени.

Для облегчения условий самозапуска, а также для предотвращения подачи несинхронного напряжения на возбужденные СД или заторможенные механизмы, двигатели должны быть оборудованы защитой минимального напряжения. Эта защита может быть либо индивидуальной, либо групповой (одна защита действует на отключение нескольких двигателей). В ряде случаев для ускорения подачи напряжения на шины автоматикой АПВ или АВР, СД могут быть дополнительно оборудованы защитой по понижению частоты, так как они способны длительно поддерживать напряжение на шинах. Цифровые защиты двигателя имеют в своем составе органы понижения напряжения и частоты.

Кроме перечисленных обязательных для двигателей функций защиты, специальные защиты для двигателей имеют дополнительные функции, использование которых улучшает условия эксплуатации двигателя, снижая вероятность повреждения и продлевая срок его службы. К ним относятся:

− защита от обрыва фазы;

− ограничение количества пусков;

− запрет пуска по времени прошедшего от предыдущего пуска;

− защита минимального тока или мощности;

− защита от затяжного пуска и заклинивания ротора.

Специальные устройства защиты двигателей могут работать не только с током и напряжением, но и с датчиками температуры.

Источник