Електродвигуни як змінного, так і постійного струмупотребують захисту від короткого замикання, теплового перегріву та перевантажень, спричинених аварійними ситуаціями чи несправностями у технологічному процесі, силовими установками яких вони є. Для запобігання подібним ситуаціям промисловістю випускаються кілька видів пристроїв, які як окремо, так і в комплексі з іншими засобами утворюють блок захисту електродвигуна.

Способи захисту електродвигунів від перевантажень

Крім того, в сучасні схемиобов'язково включають елементи, призначені для комплексного захисту електрообладнання у разі зникнення напруги однієї або декількох фаз живлення. У подібних системах для виключення аварійних ситуацій та мінімізації збитків при їх виникненні виконують заходи, передбачені «Правилами влаштування електроустановок» (ПУЕ).

Відключення двигуна по струму тепловим реле

Для виключення виходу з ладу асинхронних електродвигунів, які застосовуються в механізмах, машинах та іншому обладнанні, де можливе збільшення навантажень на механічну частинудвигуна у разі порушення технологічного процесу, Застосовують пристрої захисту від теплових навантажень. Схема захисту від теплових перевантажень, яка зображена на малюнку вище, включає теплове реле для електродвигуна, що є основним приладом, що реалізує миттєве або задане за часом переривання ланцюга живлення.

Реле електродвигуна конструктивно складається з регульованого або заданого механізму завдання часу, контакторів і електромагнітної котушки і теплового елемента, що є датчиком виникнення критичних параметрів. Пристрої, крім часу спрацьовування, можуть регулюватися за величиною навантаження, що розширює можливості застосування, особливо тих механізмів, в яких згідно з технологічним процесом можливе короткочасне збільшення навантаження на механічну частину електродвигуна.
До недоліків роботи теплових реле відноситься функція повернення до готовності, яка реалізована автоматичним самоповерненням або ручному управлінні, і не дає впевненості оператору в несанкціонованому пуску електроустановки після спрацьовування.

Схема пуску двигуна виконується за допомогою кнопок пуск, стоп та електромагнітного пускача, живленням котушки якого вони керують, зображено на малюнку. Запуск реалізується контактами пускача, які замикаються під час подачі напруги на котушку магнітного пускача.

У даній схемі реалізована струмовий захист електродвигуна, цю функцію здійснює теплове реле, що відключає один з висновків обмотки від землі при перевищенні номінального струму, що протікає по всіх, двох або одній фазі живлення. Захисне реле відключить навантаження та при виникненні короткого замикання в силових ланцюгах на електричний двигун. Працює тепловий захисний апарат за принципом механічного розмикання контрольних клем внаслідок нагрівання відповідних елементів.

Є й інші пристрої, призначені для відключення електродвигуна, у разі виникнення в силових лініях та ланцюгах керування струмів короткого замикання. Вони бувають кількох типів, кожен із яких справляє практично миттєве дію по розриву без тимчасової паузи. До такої апаратури відносяться запобіжники, електричні та електромагнітні реле.

Використання спеціальних електронних пристроїв

Існують складні засоби захисту електродвигунів, що застосовуються досвідченими інженерами при проектуванні електричних системта призначені для одночасної протидії аварійним ситуаціям, таким як несанкціонований , робота на двох фазах, робота при зниженій або підвищеній напрузі, коротке замикання однофазного електричного ланцюга на землю в системах із ізольованою нейтраллю.

До них відносяться:

  • частотні інвертори,
  • безконтактні пристрої.

Використання частотних перетворювачів

Схема захисту електродвигуна, реалізована у складі перетворювача частоти зображена малюнку нижче, передбачає апаратними можливостями пристрою протидіяти виходу з експлуатації електродвигуна з допомогою автоматичного зниження величини струму при пуску, зупинці, коротких замиканнях. Крім того, захист електродвигуна частотником можлива програмування окремих функцій, таких як час спрацьовування теплового захисту, яка активізується від контролера температури двигуна.

Частотний перетворювач у складі своїх функцій також має контроль захисту радіатора та коригування з високої та низької напруги, яка може бути викликана в мережах сторонніми причинами.

До особливостей контролю процесу експлуатації електродвигунів у системі з частотними перетворювачамивідносяться можливості дистанційного керуванняз персонального комп'ютера, що підключається за стандартним протоколом, та передача сигналів на допоміжні контролери, що обробляють загальні сигнали технологічного процесу. Дізнатися більше про функції частотних перетворювачів можна зі статті про .

Пристрої плавного пуску та СіЕЗ

З здешевленням пристроїв, в яких застосовані нові напівпровідникові елементи, доцільно використовувати для захисту асинхронних електродвигунів прилади плавного пуску і системи безконтактного захисту.

Одним із найпоширеніших способів захисту трифазних електродвигунів як короткозамкнених, так і з фазним ротором є системи електронного безконтактного захисту (СіЕЗ). Функціональна схема, на якій показаний приклад реалізації пристрою захисту двигунів СіЕЗ, наведено нижче.

СіЕЗ здійснює захист електродвигунів при обриві будь-якого фазного дроту, збільшення струму понад номінальне, механічне заклинення якоря (ротора) і неприпустиму асиметрію за напругою між фазами. Реалізація функцій можлива при використанні у схемі шунтів та трансформаторів струму L1, L2 та L3.

Крім того, системи можуть включати додаткові опції, такі як передпусковий контроль опору ізоляції, дистанційні датчики температури та захист від зниження струму нижче за номінальний.

Переваги СиЭЗ перед частотними перетворювачами є безпосереднє зняття даних через індукційні датчики, що виключає запізнення спрацьовування, і навіть порівняно низька ціна за умови, що прилади мають захисне призначення.

Перевантаження електродвигунів виникає

· при пуску і самозапуску, що затягнувся,

· При перевантаженні наведених механізмів,

· При зниженні напруги на висновках двигуна.

· При обриві фази.

Для електродвигуна небезпечні лише стійкі навантаження. Надструми, зумовлені пуском або самозапуск електродвигуна, короткочасні і самоліквідуються при досягненні нормальної частоти обертання.

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, зумовлені механічними пошкодженнями електродвигуна або механізму, що обертається, і перевантаженням самого механізму. Основною небезпекою надструмів є підвищення температури окремих частин, що супроводжує їх, і в першу чергу, обмоток. Підвищення температури прискорює зношування ізоляції обмоток і знижує термін служби двигуна. Перевантажувальна здатність електродвигуна визначається характеристикою залежності між надструмом і часом його проходження:

де t –допустима тривалість навантаження, с;

А –коефіцієнт, що залежить від типу ізоляції електродвигуна, а також періодичності та характеру надструмів; для звичайних двигунів А= 150-250;

До –кратність надструму, тобто відношення струму електродвигуна I ддо I ном.

Вид перевантажувальної характеристики при постійному часі нагрівання T = 300 з представлений на рис. 20.2.

При вирішенні питання про встановлення РЗ від навантаження та характер її дії керуються умовами роботи електродвигуна, маючи на увазі можливість стійкого навантаження його приводного механізму:

а. На електродвигунах механізмів, не схильних до технологічних навантажень (наприклад, електродвигунів циркуляційних, поживних насосів тощо) і не мають важких умов пуску або самозапуску, РЗ від перевантаження може не встановлюватися. Однак, її встановлення доцільне на двигунах об'єктів, які не мають постійного обслуговуючого персоналу, враховуючи небезпеку перевантаження двигуна при зниженій напрузі живлення або неповнофазному режимі;

Мал. 20.2. Характеристика залежності допустимої тривалості навантаження від кратності струму навантаження

б. На електродвигунах, схильних до технологічних перевантажень (наприклад, електродвигунів млинів, дробарок, насосів тощо), а також на електродвигунах, самозапуск яких не забезпечується, повинна встановлюватися РЗ від перевантаження;

в. 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;

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

д. На електродвигунах механізмів, які можуть мати як перевантаження, що усувається при роботі механізму, так і перевантаження, усунення якої неможливе без зупинки механізму, доцільно передбачати дію РЗ від надструмів з меншою витримкою часу на відключення електродвигуна; у випадках, коли відповідальні електродвигуни власних потреб електростанцій перебувають під постійним наглядом чергового персоналу, захист від перевантаження можна з дією на сигнал.

Захист електродвигунів, схильних до технологічного перевантаження, бажано мати такий, щоб він, з одного боку, захищав від неприпустимих перевантажень, а з іншого - давав можливість найбільш повно використовувати перевантажувальну характеристику електродвигуна з урахуванням попереднього навантаження і температури навколишнього середовища. Найкращою характеристикою РЗ від надструмів була б така, яка проходила дещо нижче за перевантажувальну характеристику (пунктирна крива на рис. 20.2).

20.4. Захист від перевантаження із тепловим реле. Найкраще можуть забезпечити характеристику, що наближається до перевантажувальної характеристики електродвигуна, теплові реле, які реагують на кількість тепла. Qвиділеного в опорі його нагрівального елемента. Теплові реле виконуються на принципі використання відмінності у коефіцієнті лінійного розширення різних металівпід впливом нагрівання. Основою такого теплового реле є біметалічна пластина, що складається з спаяних по всій поверхні металів. аі бз коефіцієнтами лінійного розширення, що сильно розрізняються. При нагріванні пластина прогинається у бік металу з меншим коефіцієнтом розширення та замикає контакти реле .

Нагрівання пластини здійснюється нагрівальним елементом при проходженні струму.

Теплові реле складні в обслуговуванні та налагодженні, мають різні характеристикиокремих екземплярів реле, які часто не відповідають тепловим характеристикам електродвигунів і мають залежність від температури навколишнього середовища, що призводить до порушення відповідності теплових характеристик реле та електродвигуна. Тому теплові реле застосовуються в окремих випадках, зазвичай в магнітних пускачах і автоматах 0,4 кВ.

20.5. Захист від перевантаження з струмовими реле. Для захисту електродвигунів від перевантаження зазвичай застосовуються МТЗ з використанням реле з обмежено залежними характеристиками типу РТ-80 або МТЗ з незалежними струмовими реле та реле часу.

Перевагами МТЗ у порівнянні з тепловими є більш проста їх експлуатація та легший підбір та регулювання характеристик РЗ. Однак, МТЗ не дозволяють використовувати перевантажувальні можливості електродвигунів через недостатній час дії їх при малих кратностях струму.

МТЗ із незалежною витримкою часу в однорелейному виконанні зазвичай застосовується усім асинхронних електродвигунах власних потреб електростанцій, але в промислових підприємствах- для всіх синхронних (коли вона поєднана з РЗ від асинхронного режиму) та асинхронних електродвигунів, що є приводами відповідальних механізмів, а також для невідповідальних асинхронних електродвигунів з часом запуску понад 12...13 с.

релейний захиствід перевантаження із залежною витримкою часу краще узгоджуються з тепловою характеристикою двигуна, однак, і вони недостатньо використовують перевантажувальну здатність двигунів в області малих струмів.

Захист від перевантаження із залежною характеристикою витримки часу може бути виконаний на реле типу РТ-80 або цифровому реле.

Струм спрацьовування захисту від перевантаження встановлюється за умови відбудови від I номелектродвигуна:

де до відс- Коефіцієнт відбудови, приймається рівним 1,05.

Час дії МТЗ від навантаження t 3 П має бути таким, щоб воно було більше часу запуску електродвигуна t пуск а у електродвигунів, що беруть участь у самозапуску, більше часу самозапуску.

Час пуску асинхронних електродвигунів зазвичай становить 8…15 с. Тому характеристика реле із залежною характеристикою повинна мати при пусковому струмі час не менше 12...15 с. На РЗ від навантаження із незалежною характеристикою витримка часу приймається 14…20 з.

20.6. Захист від перевантаження із тепловою характеристикою витримки часу на цифровому реле.У цифровому реле захисту двигуна, наприклад, типу MiCOMР220 закладена теплова модель двигуна із складових прямої та зворотної послідовності струму, споживаного двигуном таким чином, щоб врахувати теплову дію струму в статорі та роторі. Складова зворотної послідовності струмів, що протікають у статорі, наводить у роторі струми значної амплітуди, які створюють суттєве підвищення температури в обмотці ротора. Результатом додавання, проведеного MiCOMР220 є еквівалентний тепловий струм I е кв , що відображає підвищення температури, викликане струмом двигуна. Струм I е кв обчислюється відповідно до залежності:

(20.7)

До е- Коефіцієнт посилення впливу струму зворотної послідовності враховує підвищений вплив струму зворотної послідовності порівняно з прямою послідовністю на нагрівання двигуна. За відсутності необхідних даних приймається рівним 4 – для вітчизняних двигунів та 6 – для зарубіжних.

Додаткові функціїреле MiCOM P220, пов'язані з тепловим навантаженням двигуна .

· Заборона відключення від теплового навантаження під час пуску двигуна.

· Сигналізація теплового навантаження.

· Заборона пуску.

· Затяжний пуск.

· Заклинювання ротора.

Заклинювання ротора двигуна може статися під час запуску двигуна або в процесі його роботи.

Функція заклинювання ротора при працюючому двигуні вводиться автоматично при успішному його розвороті після закінчення заданої витримки часу.

У цифрових реле Sepam 2000захист двигуна від затяжного пуску та заклинювання ротора виконано інакше. Перший захист спрацьовує та відключає двигун, якщо струм двигуна від початку процесу пуску перевищує значення 3 Iном протягом заданого часу t 1 = 2tпуску. Початок пуску виявляється в момент збільшення споживаного струму від 0 до 5% номінального струму. Другий захист спрацьовує, якщо пуск завершений, двигун працює нормально, і в режимі, що встановився, несподівано струм двигуна досягає значення більше 3 Iном і тримається протягом заданого часу t 2 = 3-4с.

Несиметрія.Захист двигуна від перевантаження струмами зворотної послідовності захищає двигун від подачі напруги із зворотним чергуванням фаз, від обриву фази, від роботи при тривалій несиметрії напруги.

При подачі на двигун напруги зі зворотним чергуванням фаз двигун починає обертатися у зворотний бік, механізм, що приводиться в дію, може бути заклинений або обертатися з моментом опору, що відрізняється від моменту прямого обертання. Таким чином, величина струму зворотної послідовності двигуна може коливатися в межах. При обрив фази двигун зменшує крутний момент в 2 рази і для компенсації у нього в 1,5 ... 2 рази збільшується струм.

При несиметрії напруг живлення струм зворотної послідовності може мати різну величину до найменших значень. Поява струму зворотної послідовності найбільше впливає нагрівання ротора двигуна, де він наводить струми подвійний частоти. Таким чином, доцільно мати захист за I 2 яка відключала б двигун для запобігання його перегріву.

Захист має 2 ступені:

Сходинка I про бр > із незалежною витримкою часу. Струм спрацьовування приймається рівним (0,2…0,25) I номдвигуна. Витримка часу повинна забезпечити відключення несиметричних коротких замикань у прилеглій мережі, для чого вона повинна бути на щабель більше, ніж захист трансформатора, що живить:

(20.8)

Сходинка I обр >> залежною характеристикою витримки часу може бути використана для підвищення чутливості захисту, якщо відомі реальні теплові характеристикидвигуна за струмом зворотної послідовності.

Втрата навантаження. Функція дозволяє виявити розчеплення двигуна з рухомим механізмом внаслідок обриву муфти, стрічки транспортера, випуск води з насоса і т.д. щодо зменшення робочого струму двигуна.

Уставка мінімального струму:

де Iхх - струм холостого ходу двигуна з механізмом визначається при випробуваннях.

Витримка часу мінімального струму двигуна tI < визначається виходячи з технологічних особливостеймеханізму – можливих короткочасних скидів навантаження, за відсутності таких міркувань приймається рівним:

Витримка часу заборони автоматики мінімального струму двигуна t запр. затримує введення автоматики під час пуску двигуна, якщо навантаження підключається до двигуна після його розвороту або визначається виходячи з технології подачі навантаження на двигун, якщо навантаження підключено до двигуна постійно. Уставка повинна дорівнювати часу розвороту двигуна плюс необхідний запас:

Кількість пусків двигуна.За відсутності конкретних даних з двигуна можна керуватися такими загальними міркуваннями:

− Згідно ПТЕ, вітчизняні двигуниповинні забезпечувати 2 пуску з холодного стану та 1 із гарячого стану.

− Постійна часу охолодження двигуна дорівнює 40хв.

− Можна виконати такі уставки в автоматиці підрахунку пусків:

Уставка за часом, протягом якого вважаються пуски: Т відліку = 30 хв.

Кількість гарячих пусків –1. Кількість холодних пусків – 2.

Уставка за часом, протягом якого повторний запуск заборонено Т заборона= 5 хв. Мінімальний час між пусками не використовувати.

Час дозволу самозапуску. Самозапуск двигунів на електростанціях повинен забезпечуватися при часі перерви живлення 2,5с. За цими даними проводиться розрахункова перевірка забезпечення самозапуску під час перерви живлення двигунів на електростанціях.

Таким чином, для електростанцій можна прийняти Т самозап = 2,5 с.

Для інших умов слід визначити час, на який можлива перерва харчування, наприклад, час дії АВР, провести розрахункову перевіркусамозапуску, і якщо він забезпечується під час такої перерви живлення, встановити зазначений час на пристрої. Якщо самозапуск не забезпечується за будь-якої перерви живлення, або він забороняється, функція «дозвіл самозапуску» не вводиться.

Контрольні питання

1. Які захисту повинні мати асинхронні двигуни відповідно до ПУЕ?

2. Які захисту повинні мати синхронні двигуни відповідно до ПУЕ?

3. Як здійснюється захист та вибираються уставки захисту від міжфазних КЗ двигунів?

4. Як здійснюється захист та вибираються уставки захисту від перевантаження двигунів?

5. Як здійснюється захист та вибираються уставки захисту мінімальної напруги двигунів?

6. Які особливості захисту синхронних двигунів?

Для того щоб уникнути непередбачених збоїв, дорогого ремонту та подальших втрат через простої електродвигуна, дуже важливо обладнати двигун захисним пристроєм.


Захист двигуна має три рівні:


Зовнішній захиствід короткого замикання установки . Пристрої зовнішнього захисту зазвичай є запобіжниками різних видів або реле захисту від короткого замикання. Захисні пристрої даного типуобов'язкові та офіційно затверджені, вони встановлюються відповідно до правил безпеки.


Зовнішній захист від перевантажень , тобто. захист від перевантажень двигуна насоса, а, отже, запобігання пошкодженням та збоям у роботі електродвигуна. Це захист струму.


Вбудований захист двигуна із захистом від перегріву , щоб уникнути пошкоджень та збоїв у роботі електродвигуна. Для вбудованого пристрою захисту завжди потрібний зовнішній вимикач, а для деяких типів вбудованого захисту двигуна потрібне реле перевантаження.



Можливі умови відмови двигуна


Під час експлуатації можуть виникати несправності. Тому дуже важливо заздалегідь передбачити можливість збою та його причини та якнайкраще захистити двигун. Далі наведено перелік умов відмови, за яких можна уникнути пошкоджень електродвигуна:


Низька якість електропостачання:


Висока напруга


Знижена напруга


Незбалансована напруга/струм (стрибки)


Зміна частоти


Неправильний монтаж, порушення умов зберігання чи несправність самого електродвигуна


Поступове підвищення температури та вихід її за допустиму межу:


Недостатнє охолодження


Висока температура навколишнього середовища


Знижене атмосферний тиск(Робота на великій висоті над рівнем моря)


Висока температура робочої рідини


Занадто велика в'язкість робочої рідини


Часті включення/відключення електродвигуна


Надто великий момент інерції навантаження (свій для кожного насоса)


Різке підвищення температури:


Блокування ротора


Обрив фази


Для захисту мережі від перевантажень та короткого замикання при виникненні будь-яких із зазначених вище умов відмови необхідно визначити, який пристрій захисту мережі буде використовуватися. Воно має автоматично відключати живлення від мережі. Плавкий запобіжник є найпростішим пристроєм, що виконує дві функції. Як правило, плавкі запобіжникиз'єднуються між собою за допомогою аварійного вимикача, який може вимкнути двигун від мережі живлення. На наступних сторінках ми розглянемо три типи плавких запобіжників з точки зору їх принципу дії та варіантів застосування: плавкий запобіжний вимикач, швидкодіючі плавкі запобіжники та запобіжники із затримкою спрацьовування.






Плавкий запобіжний вимикач - аварійний вимикач і плавкий запобіжник, об'єднані в єдиному корпусі. За допомогою вимикача можна розмикати і замикати ланцюг вручну, тоді як плавкий запобіжник захищає двигун від перевантажень струмом. Вимикачі, як правило, використовуються у зв'язку з виконанням сервісного обслуговуванняколи необхідно перервати подачу струму.


Аварійний вимикач має окремий кожух. Цей кожух захищає персонал від випадкового контакту з електричними клемами, а також захищає вимикач від окиснення. Деякі аварійні вимикачі обладнані вбудованими запобіжниками, інші аварійні вимикачі поставляються без вбудованих плавких запобіжників і оснащені тільки вимикачем.


Пристрій захисту від перевантаження струмом (плавкий запобіжник) повинен розрізняти перевантаження струму і коротке замикання. Наприклад, незначні короткочасні навантаження струмом цілком допустимі. Але при подальшому збільшенні струму пристрій захисту повинен працювати негайно. Дуже важливо відразу запобігати коротким замиканням. Вимикач із запобіжником – приклад пристрою, який використовується для захисту від перевантажень по струму. Правильно підібрані плавкі запобіжники у вимикачі розмикають ланцюг при струмових навантаженнях.


Плавкі запобіжники швидкого спрацьовування


Швидкодіючі запобіжники забезпечують відмінний захист від короткого замикання. Однак короткочасні навантаження, такі як пусковий струм електродвигуна, можуть спричинити поломку плавких запобіжників такого виду. Тому швидкодіючі плавкі запобіжники найкраще використовувати в мережах, які не схильні до дії значних перехідних струмів. Зазвичай, такі запобіжники витримують близько 500% свого номінального струму протягом однієї четвертої секунди. Після цього часу вставка запобіжника плавиться і ланцюг розмикається. Таким чином, в ланцюгах, де пусковий струм часто перевищує 500% номінального струму запобіжника, плавкі запобіжники швидкодіючі використовувати не рекомендується.


Плавкі запобіжники із затримкою спрацьовування


Даний тип плавких запобіжників забезпечує захист від перевантаження, і від короткого замикання. Як правило, вони допускають 5-кратне збільшення номінального струму на 10 секунд і навіть більш високі значення струму на більш короткий час. Зазвичай цього достатньо, щоби електродвигун був запущений і плавкий запобіжник не відкрився. З іншого боку, якщо виникають навантаження, які продовжуються більше, ніж час плавлення плавкого елемента, ланцюг також розімкнеться.



Час спрацьовування плавкого запобіжника - це час плавлення плавкого елемента (дроту), який потрібний для того, щоб ланцюг розімкнувся. У плавких запобіжників час спрацьовування обернено пропорційно значенню струму - це означає, що чим більше перевантаження по струму, тим менший період часу для відключення ланцюга.





Загалом, можна сказати, що електродвигуни насосів мають дуже короткий час розгону: менше 1 секунди. У зв'язку з цим для електродвигунів підійдуть запобіжники із затримкою часу спрацьовування з номінальним струмом, що відповідає струму повного навантаження електродвигуна.


Ілюстрація праворуч демонструє принцип формування показника часу спрацьовування плавкого запобіжника. Вісь абсцис показує співвідношення між фактичним струмом та струмом повного навантаження: якщо електродвигун споживає струм повного навантаження або менше, плавкий запобіжник не розмикається. Але при величині струму, що в 10 разів перевищує струм повного навантаження, плавкий запобіжник розімкнеться практично миттєво (0,01 с). На осі ординат відкладено час спрацьовування.


Під час запуску через індукційний електродвигун проходить досить великий струм. У дуже поодиноких випадках це призводить до вимкнення за допомогою реле або плавких запобіжників. Для зменшення пускового струму використовують різні методи пуску електродвигуна.

Що таке автоматичний струмовий вимикач і як він працює?

Автоматичний струмовий вимикач є пристроєм захисту від перевантаження струму. Він автоматично розмикає та замикає ланцюг при заданому значенні перевантаження струмом. Якщо струмовий вимикач застосовується в діапазоні своїх робочих параметрів, розмикання та замикання не завдає йому жодної шкоди. Відразу після виникнення навантаження можна легко відновити роботу автоматичного вимикача - він просто встановлюється у вихідне положення.




Розрізняють два види автоматичних вимикачів: теплові та магнітні.


Теплові автоматичні вимикачі


Теплові автоматичні вимикачі - це найбільш надійний та економічний тип захисних пристроїв, що підходять для електродвигунів. Вони можуть витримати великі амплітуди струму, які виникають під час пуску електродвигуна, та захищають електродвигун від збоїв, таких як блокування ротора.


Магнітні автоматичні вимикачі


Магнітні автоматичні вимикачі є точними, надійними та економічними. Магнітний автоматичний вимикач стійкий змін температури, тобто. Зміни температури навколишнього середовища не впливають на його межу спрацьовування. У порівнянні з тепловими автоматичними вимикачами, магнітні автоматичні вимикачі мають точніший час спрацьовування. У таблиці наведено характеристики двох типів автоматичних вимикачів.





Робочий діапазон автоматичного вимикача


Автоматичні вимикачі різняться між собою рівнем струму спрацьовування. Це означає, що завжди слід вибирати автоматичний вимикач, який може витримати найвищий струм короткого замикання, який може виникнути в даній системі.

Функції реле перевантаження

Реле перевантаження:


При пуску електродвигуна дозволяють витримувати тимчасове навантаження без розриву ланцюга.


Розмикають ланцюг електродвигуна, якщо струм перевищує гранично допустиме значення і виникає загроза пошкодження електродвигуна.


Встановлюються у вихідне положення автоматично або вручну після усунення навантаження.


IEC та NEMA стандартизують класи спрацьовування реле навантаження.



Як правило, реле перевантаження реагують на умови навантаження відповідно до характеристики спрацьовування. Для будь-якого стандарту (NEMA або IEC) розподіл виробів на класи визначає, який період часу потрібне реле на розмикання при перевантаженні. Найчастіше зустрічаються класи: 10, 20 і 30. Цифрове позначення відбиває час, необхідне реле спрацьовування. Реле перевантаження класу 10 спрацьовує протягом 10 секунд і менше 600% струму повного навантаження, реле класу 20 спрацьовує протягом 20 секунд і менше, а реле класу 30 - протягом 30 секунд і менше.




Кут нахилу характеристики спрацьовування залежить від класу захисту електродвигуна. Електродвигуни IEC зазвичай адаптовані до певного варіанта використання. Це означає, що реле навантаження може справлятися з надлишковим струмом, величина якого дуже близька до максимальної продуктивності реле. Клас 10 – найпоширеніший клас для електродвигунів IEC. Електродвигуни NEMA мають внутрішній конденсатор більшої ємності, тому 20 клас для них застосовується частіше.


Реле класу 10 зазвичай використовується електродвигунів насосів, так як час розгону електродвигунів становить близько 0,1-1 секунди. Для багатьох високоінерційних промислових навантажень необхідно спрацьовувати реле класу 20.



Плавкі запобіжники служать для того, щоб захистити установку від пошкоджень, які можуть бути спричинені коротким замиканням. У зв'язку з цим плавкі запобіжники повинні мати достатню ємність. Нижчі струми ізолюються за допомогою реле перевантаження. Тут номінальний струм плавкого запобіжника відповідає робочому діапазону електродвигуна, а струму, який може пошкодити найслабші складові установки. Як було згадано раніше, плавкий запобіжник забезпечує захист від короткого замикання, але не захист від навантажень при низькому струмі.


На малюнку представлені найбільш важливі параметри, що формують основу узгодженої роботи запобіжників у поєднанні з реле перевантаження.




Дуже важливо, щоб плавкий запобіжник спрацював, перш ніж інші деталі установки отримають теплове пошкодження внаслідок короткого замикання.

Сучасні зовнішні реле захисту двигуна

Удосконалені зовнішні системи захисту двигуна також забезпечують захист від перенапруги, перекосу фаз, обмежують кількість включень/вимкнень, усувають вібрації. Крім того, вони дозволяють контролювати температуру статора та підшипників через датчик температури (PT100), вимірювати опір ізоляції та реєструвати температуру навколишнього середовища. На додаток до цього удосконалені зовнішні системи захисту двигуна можуть приймати та обробляти сигнал від вбудованого теплового захисту. Далі у цьому розділі ми розглянемо пристрій теплового захисту.




Зовнішні реле захисту двигуна призначені для захисту трифазних електродвигунів при загрозі пошкодження двигуна за короткий або триваліший період роботи. Крім захисту двигуна, зовнішнє реле захисту має ряд особливостей, які забезпечують захист електродвигуна у різних ситуаціях:


Подає сигнал, перш ніж виникає несправність в результаті всього процесу


Діагностує несправності, що виникли


Дозволяє виконувати перевірку роботи реле під час технічного обслуговування


Контролює температуру та наявність вібрації у підшипниках


Можна підключити реле перевантаження до центральної системи керування будинком для постійного контролю та оперативної діагностики несправностей. Якщо в реле перевантаження встановлено зовнішнє реле захисту, скорочується період вимушеного простоючерез переривання технологічного процесу внаслідок поломки. Це досягається завдяки швидкому виявленню несправності та недопущенню пошкоджень електродвигуна.


Наприклад, електродвигун може бути захищений від:


Перевантаження


Блокування ротора


Заклинювання


Частих повторних пусків


Розімкнутої фази


Замикання на масу


Перегрівання (за допомогою сигналу, що надходить від електродвигуна через датчик PT100 або терморезистори)


Малого струму


Попереджувального сигналу про перевантаження

Налаштування зовнішнього реле навантаження

Струм повного навантаження при певному напрузі, зазначеному у фірмовій табличці, є нормативом для налаштування реле навантаження. Бо в мережах різних країнє різна напруга, електродвигуни для насосів можуть використовуватися як при 50 Гц, так і при 60 Гц в широкому діапазоні напруг. У зв'язку з цим у фірмовій табличці електродвигуна вказується діапазон струму. Якщо нам відома напруга, ми можемо обчислити точне припустиме навантаження по струму.


Приклад обчислення


Знаючи точну величину напруги для установки, можна розрахувати струм повного навантаження при 254/440 Y B, 60 Гц.




Дані відображаються у фірмовій табличці, як показано в ілюстрації.




Обчислення для 60 Гц





Коефіцієнт посилення напруги визначається такими рівняннями:




Розрахунок фактичного струму повного навантаження (I):




(Значення струму для підключення за схемою «трикутник» та «зірка» при мінімальних значенняхнапруги)




(Значення струму для підключення за схемою «трикутник» та «зірка» при максимальних значеннях напруги)


Тепер за допомогою першої формули можна розрахувати струм повного навантаження:


I для «трикутника»:



I для «зірки»:



Величини для повного навантаження струму відповідають допустимому значенню струму повного навантаження електродвигуна при 254 Δ/440 Y В, 60 Гц.





Увага : зовнішнє реле навантаження електродвигуна завжди встановлюється на номінальне значення струму, зазначене у фірмовій табличці.


Однак якщо електродвигуни сконструйовані з урахуванням коефіцієнта навантаження, який потім вказується у фірмовій табличці, напр., 1.15, задане значення струму для реле перевантаження може бути збільшено на 15% порівняно з повним струмом навантаження або коефіцієнтом навантаження в амперах (SFA - service factor amps ), який, як правило, вказується у фірмовій табличці.





Для чого потрібний вбудований захист двигуна, якщо електродвигун уже оснащений реле перевантаження та плавкими запобіжниками? У деяких випадках реле перевантаження не реєструє навантаження електродвигуна. Наприклад, у ситуаціях:


Коли електродвигун закритий (недостатньо охолоджується) та повільно нагрівається до небезпечної температури.


За високої температури навколишнього середовища.


Коли зовнішній захист двигуна налаштований на занадто високий струм спрацьовування або встановлено неправильно.


Коли електродвигун перезапускається кілька разів протягом короткого періоду часу і пусковий струм нагріває електродвигун, що в кінцевому рахунку може його пошкодити.


Рівень захисту, який може забезпечити внутрішній захист, вказується у стандарті IEC 60034-11.


Позначення TP


TP - абревіатура "thermal protection" - тепловий захист. Існують різні типи теплового захисту, що позначаються кодом TP (TPxxx). Код включає в себе:


Тип теплового навантаження, для якого було розроблено тепловий захист (1-а цифра)


Число рівнів та тип дії (2-а цифра)



В електродвигунах насосів найпоширенішими позначеннями TP є:


TP 111: Захист від поступового навантаження


TP 211: Захист як від швидкого, так і поступового перевантаження.



Позначення

Технічне завантаження та його варіанти (1-а цифра)

Кількість рівнів та функціональна область (2-а цифра)

ТР 111

Тільки повільно (постійне навантаження)

1 рівень при відключенні

ТР 112

ТР 121

ТР 122

ТР 211

Повільно та швидко (постійне навантаження, блокування)

1 рівень при відключенні

ТР 212

ТР 221 ТР 222

2 рівні при аварійному сигналі та відключенні

ТР 311 ТР 321

Тільки швидко (блокування)

1 рівень при відключенні

Зображення допустимого температурного рівня під час впливу на електродвигун високої температури. Категорія 2 допускає вищі температури, ніж категорія 1.


Всі однофазні електродвигуни Grundfos оснащені захистом двигуна за струмом та температурою відповідно до IEC 60034-11. Тип захисту двигуна TP 211 означає, що вона реагує як на поступове, так і швидке підвищення температури.

Скидання даних у пристрої та повернення в початкове положення здійснюється автоматично. Трифазні електродвигуни Grundfos MG потужністю від 3.0 кВт стандартно обладнані датчиком температури PTC.





Ці електродвигуни були випробувані та схвалені як електродвигуни TP 211, які реагують і на повільне, і швидке підвищення температури. Інші електродвигуни, що використовуються для насосів Grundfos (MMG моделі D та E, Siemens тощо), можуть бути класифіковані як TP 211, але, як правило, вони мають тип захисту TP 111.





Необхідно завжди враховувати дані, вказані на фірмовій табличці. Інформацію про тип захисту конкретного електродвигуна можна знайти на фірмовій табличці - маркування з буквеним позначенням TP (тепловий захист) згідно з IEC 60034-11. Як правило, внутрішній захист може бути організований за допомогою двох типів пристроїв захисту: пристроїв теплового захисту або терморезисторів.





Пристрої теплового захисту, що вбудовуються в клемну коробку


У пристроях теплового захисту або термостатах використовується біметалічний автоматичний вимикач дискового типу миттєвої дії для розмикання та замикання ланцюга при досягненні певної температури. Пристрої теплового захисту називають також кліксонами (за назвою торгової марки від Texas Instruments). Як тільки біметалічний диск досягає заданої температури, він розмикає або замикає групу контактів у підключеній схемі керування. Термостати оснащені контактами для нормально розімкнутого або нормально замкнутого режиму роботи, але один і той самий пристрій не може використовуватися для двох режимів. Термостати попередньо відкалібровані виробником, та їх установки міняти не можна. Диски герметично ізольовані та розташовуються на контактній колодці.


Через термостат може подаватися напруга в ланцюгу аварійної сигналізації- якщо він нормально розімкнуто, або термостат може знеструмлювати електродвигун - якщо він нормально замкнутий і послідовно з'єднаний з контактором. Так як термостати знаходяться на зовнішній поверхні кінців котушки, вони реагують на температуру в місці розташування. Стосовно трьохфазних електродвигунів термостати вважаються нестабільним захистом в умовах гальмування або в інших умовах швидкої змінитемператури. У однофазних електродвигунах термостати служать захисту при блокуванні ротора.





Тепловий автоматичний вимикач, що вбудовується в обмотки


Пристрої теплового захисту можуть бути вбудовані в обмотки, див. ілюстрацію.





Вони діють як мережевий вимикач як однофазних, так трьохфазних електродвигунів. В однофазних електродвигунах потужністю до 1,1 кВт пристрій теплового захисту встановлюється безпосередньо в головному контурі, щоб він виконував функцію захисту на обмотці. Кліксон та Термік – приклади теплових автоматичних вимикачів. Ці пристрої також називають PTO (Protection Thermique a Ouverture).





Внутрішня установка


В однофазних електродвигунах використовується один одинарний автоматичний тепловий вимикач. У трифазних електродвигунах - два послідовно з'єднані вимикачі, розташовані між фазами електродвигуна. Таким чином, всі три фази контактують із тепловим вимикачем. Теплові автоматичні вимикачі можна встановити на кінці обмоток, але це призводить до збільшення часу реагування. Вимикачі повинні бути підключені до зовнішньої системиуправління. Таким чином, електродвигун захищається від поступового перевантаження. Для автоматичних теплових вимикачів реле - підсилювача не потрібно.


Теплові вимикачі НЕ ЗАХИЩУЮТЬ двигун під час блокування ротора.

Принцип дії теплового автоматичного вимикача

На графіці праворуч показано залежність опору від температури для стандартного автоматичного теплового вимикача. У кожного виробника ця характеристика своя. TN зазвичай лежить у інтервалі 150-160 °C.





Підключення


Підключення трифазного електродвигуна з вбудованим тепловим вимикачем та реле перевантаження.


Позначення TP на графіку


Захист стандарту IEC 60034-11:


TP 111 (поступове навантаження). Для того щоб забезпечити захист під час блокування ротора, електродвигун повинен бути обладнаний реле перевантаження.






Другий тип внутрішнього захисту- це терморезистори, або датчики з позитивним температурним коефіцієнтом(PTC). Терморезистори вбудовуються в обмотки електродвигуна і захищають його при блокуванні ротора, тривалому перевантаженні та високій температурі навколишнього середовища. Тепловий захист забезпечується за допомогою контролю температури обмоток електродвигуна за допомогою датчиків PTC. Якщо температура обмоток перевищує температуру відключення, опір датчика змінюється відповідно до зміни температури.








Внаслідок такої зміни внутрішні реле знеструмлюють контур керування зовнішнього контактора. Електродвигун охолоджується і відновлюється прийнятна температура обмотки електродвигуна, опір датчика знижується до вихідного рівня. У цей момент відбувається автоматичне приведення модуля управління у вихідне положення, якщо він попередньо не був налаштований на скидання даних і повторне включення вручну.


Якщо терморезистори встановлені на кінцях котушки самостійно, захист можна класифікувати тільки як TP 111. Причина в тому, що терморезистори не мають повного контакту з кінцями котушки, і, отже, не можуть реагувати так швидко, як якщо вони спочатку були вбудовані в обмотку.





Система, чутлива до температури терморезистора, складається з датчиків з позитивним температурним коефіцієнтом (PTC), що встановлюються послідовно, та твердотільного електронного вимикача в закритому блоці управління. Набір датчиків складається з трьох по одному на фазу. Опір у датчику залишається відносно низьким та постійним у широкому діапазоні температур, з різким збільшенням при температурі спрацьовування. У таких випадках датчик діє як твердотільний автоматичний тепловий вимикач і знеструмлює контрольне реле. Реле розмикає ланцюг управління всього механізму для відключення устаткування, що захищається. Коли температура обмотки відновлюється до допустимого значення, блок керування можна привести до попереднього положення вручну.


Всі електродвигуни Grundfos потужністю від 3 кВт та вище оснащені терморезисторами. Система терморезисторів з позитивним температурним коефіцієнтом (PTC) вважається стійкою до відмов, так як в результаті виходу з ладу датчика або від'єднання проводу датчика виникає нескінченний опір, і система спрацьовує так само, як при підвищенні температури, відбувається знеструмлення контрольного реле.

Принцип дії терморезистора

Критичні значення залежності опір/температура для датчиків системи захисту електродвигуна визначено у стандартах DIN 44081/DIN 44082.


На кривій DIN показано опір у датчиках терморезистора залежно від температури.





Порівняно з PTO терморезистори мають такі переваги:


Швидше спрацьовування завдяки меншому об'єму та масі


Найкраще контакт з обмоткою електродвигуна


Датчики встановлюються на кожній фазі


Забезпечують захист при блокуванні ротора

Позначення TP для електродвигуна з PTC

Захист двигуна TP 211 реалізується лише тоді, коли терморезистори PTC повністю встановлені на кінцях обмоток на заводі-виробнику. Захист TP 111 реалізується лише при самостійному встановленні на місці експлуатації. Електродвигун повинен пройти випробування та отримати підтвердження про відповідність його маркуванню TP 211. Якщо електродвигун з терморезисторами PTC має захист TP 111, він має бути оснащений реле перевантаження для запобігання наслідкам заклинювання.


З'єднання


На малюнках праворуч представлені схеми підключення трифазного електродвигуна, оснащеного терморезисторами PTC з розчіплювачами Siemens. Для реалізації захисту як від поступового, так і від швидкого перевантаження ми рекомендуємо наступні варіанти підключення електродвигунів, оснащених датчиками PTC, із захистом TP 211 і TP 111.






Якщо електродвигун із терморезистором має маркування TP 111, це означає, що електродвигун захищений лише від поступового навантаження. Для того щоб захистити електродвигун від швидкого навантаження, електродвигун повинен бути обладнаний реле перевантаження. Реле перевантаження повинно послідовно підключатися до реле PTC.






Захист TP 211 двигуна забезпечується тільки якщо терморезистор PTC повністю вбудований в обмотки. Захист TP 111 реалізується лише при самостійному підключенні.


Терморезистори розроблені відповідно до стандарту DIN 44082 і витримують навантаження Umax 2,5 В DC. Всі елементи, що відключають, призначені для прийому сигналів від терморезисторів DIN 44082, тобто терморезисторів компанії Siemens.


Зверніть увагу: Дуже важливо, щоб вбудований пристрій PTC був послідовно з'єднаний з реле перевантаження. Багаторазове повторне включення реле перевантаження може призвести до згоряння обмотки у разі блокування електродвигуна або запуску при високій інерції. Тому дуже важливо, щоб температурні показники та дані по споживаному струму пристрою PTC та реле

Надійна та безперебійна робота двигуна забезпечується насамперед правильним вибором його номінальної потужності, дотриманням необхідних вимог при проектуванні електричної схеми, монтаж та експлуатацію електроприводу. Однак навіть для правильно спроектованих та експлуатованих електроприводів завжди залишається небезпека виникнення аварійних та ненормальних для двигуна режимів. На цей випадок мають бути передбачені кошти для обмеження розвитку аварій та запобігання передчасному виходу обладнання з ладу.

Головним і найбільш дієвим засобомє електричний захист двигунів, що виконується відповідно до Правил пристрою електроустановок.

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

Максимально-струмовий захист, що називається надалі для стислості максимальним захистом. Апарати, що здійснюють максимальний захист (плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі з електромагнітним розчіпувачем), практично миттєво, тобто без витримки часу, відключає двигун від мережі при появі в головному ланцюзі або в ланцюзі управління струмів короткого замикання або ненормально великих поштовхів струму.

Захист від перевантаження, або тепловий захист, оберігає двигун від неприпустимого перегріву за порівняно невеликих за величиною, але тривалих перевантажень. Апарати теплового захисту ( , автоматичні вимикачі з тепловим розчіплювачем) при виникненні перевантаження відключають двигун з певною витримкою часу, тим більшим, чим менше перевантаження.

Захист від роботи на двох фазах оберігає двигун від неприпустимого перегріву, який може наступити внаслідок обриву дроту або перегорання запобіжника в одній із фаз головного ланцюга. Захист діє на вимкнення двигуна. Як застосовуються як теплові, і електромагнітні реле. У разі захист може мати витримки часу.

Захист мінімальної напруги (нульовий захист) виконується за допомогою одного або декількох апаратів, діє на відключення двигуна при зниженні напруги мережі нижче встановленого значення, запобігаючи можливому перегріву двигуна та небезпеці його «перекидання», тобто зупинки внаслідок зниження електричного моменту. Нульовий захист оберігає двигун від мимовільного включення після перерви живлення.

Крім того, 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.).

Апарати електричного захисту можуть здійснювати один або кілька видів захисту. Так, деякі автоматичні вимикачі з комбінованим розчіплювачем забезпечують максимальний захист, захист від перевантаження та від роботи на двох фазах.

Одні з апаратів захисту, наприклад, плавкі запобіжники, є апаратами одноразової дії і вимагають заміни 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 того чи іншого виду захисту або кількох одночасно проводиться у кожному конкретному випадку з урахуванням ступеня відповідальності приводу, його потужності та умов роботи. Велику користь можуть принести аналіз даних щодо аварійності електрообладнання в цеху, на будівельному майданчику, в майстерні тощо визначення найбільш часто повторюваних порушень нормальної роботидвигунів та технологічного обладнання.

Істотне значення мають правильний вибір та налаштування апаратів захисту.Наприклад, іноді спостерігається підвищений вихід з ладу двигунів через роботу на двох фазах внаслідок згоряння плавкою вставки в одній фазі. Але в багатьох випадках згоряння вставки відбувається не в результаті однофазного короткого замикання (пробою на корпус), а викликане неправильним вибором вставок, установкою в різних фазах випадково знайдених запобіжників з різними струмами вставок.

Досвід багатьох підприємств показує, що при високій якості ремонту двигунів, ретельному виконанні монтажу, належному догляді за контактами пускачів та контакторів та правильному виборіплавких вставок робота двигунів на двох фазах практично виключається та встановлення спеціального захисту не потрібно.


МІНІСТЕРСТВО СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

БАШКІРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЗВІТ

з виробничої експлуатаційної практики

Факультет: Енергетичний

Кафедра: електропостачання та застосування електричної

енергії у сільському господарстві

Спеціальність:140106 Електрифікація та автоматизація с/г

Форма навчання: Очна

Курс, група: ЕА 201/1

Ардуванов Ільгиз Радійович

ВСТУП

Електричні машини широко застосовують на електричних станціях, у промисловості, на транспорті, в авіації, в системах автоматичного керування та регулювання, у побуті. Вони перетворюють механічну енергію на електричну (генератори) і, навпаки, електричну енергію на механічну.

Будь-яка електрична машина може використовуватись як генератор, так і двигун. Ця її властивість називається оборотністю. Вона може бути також використана для перетворення одного роду струму на інший (частоти, числа фаз змінного струму, Напруги) в енергію іншого виду струму. Такі машини називаються перетворювачами. Електричні машини в залежності від роду струму електричної установки, в якій вони повинні працювати, діляться на машини постійного струму та машини змінного струму. Машини змінного струму можуть бути однофазними, так і багатофазними. Найбільш широке застосуванняотримали асинхронні двигуни та синхронні двигуни та генератори.

Принцип дії електричних машинзаснований на використанні законів електромагнітної індукції та електромагнітних сил.

Електричні двигуни, що використовуються в промисловості, побуті випускають серіями, які є рядом електричних машин зростаючої потужності, що мають однотипну конструкцію і задовольняють загальному комплексу вимог. Широко використовуються серії спеціального призначення.

Захист електродвигунів. Схема захисту електродвигуна

При експлуатації асинхронних електродвигунів, як і будь-якого іншого електроустаткування, можуть виникнути неполадки - несправності, які часто призводять до аварійного режиму роботи, пошкодження двигуна. передчасного виходу його з ладу.

Рис.1 Асинхронний електродвигун

Перш, ніж перейти до способів захисту електродвигунів варто розглянути основні та найбільш часті причинивиникнення аварійної роботи асинхронних електродвигунів:

· Однофазні та міжфазні короткі замикання – у кабелі, клемній коробці електродигача, в обмотці статора (на корпус, міжвиткові замикання).

Короткі замикання - найбільш небезпечний вид несправності в електродвигуні, тому що супроводжується виникненням дуже великих струмів, що призводять до перегріву та згоряння статора обмоток.

· Теплові навантаження електродвигуна - зазвичай виникають, коли обертання валу сильно утруднено (вихід з ладу пошипника, попадання сміття в шнек, запуск двигуна під занадто великим навантаженням, або його повна зупинка).

Частою причиною теплового навантаження електродвигуна, що призводить до ненормального режиму роботи є пропадання однієї з фаз живлення. Це призводить до значного збільшення струму (вдвічі перевищує номінальний) у статорних обмотках двох інших фаз.

Результат теплового навантаження електродвигуна - перегрів і руйнування ізоляції статора обмоток, що призводить до замикання обмоток і непридатності електродвигуна.

Захист електродвигунів від струмових перевантажень полягає у своєчасному знеструмленні електродвигуна при появі в його силовому ланцюгу або ланцюгу управління великих струмів, тобто при виникненні коротких замикань. Для захисту електродвигунів від коротких замикань застосовують плавкі вставки, електромагнітні реле, автоматичні вимикачі з електромагнітним розчіпувачем, підібрані таким чином, щоб вони витримували великі пускові надструми, але негайно спрацьовували при виникненні струмів короткого замикання.

Для захисту електродвигунів від теплових навантажень у схему підключення електродвигуна включають теплове реле, що має контакти ланцюга управління - через них подається напруга на котушку магнітного пускача.

Рис.2 Теплове реле

При виникненні теплових навантажень ці контакти розмикаються, перериваючи живлення котушки, що призводить до повернення групи силових контактів у вихідний стан електродвигун знеструмлений.

Простим та надійним способомзахисту електродвигуна від пропадання фаз буде додавання до схеми його підключення додаткового магнітного пускача:

Рис.3 Схема підключення додаткового магнітного пускача

Включення автоматичного вимикача 1 призводить до замикання ланцюга живлення котушки магнітного пускача 2 (робоча напруга цієї котушки має бути ~380 в) і замикання силових контактів цього пускача 3, через який (використовується тільки один контакт) подається живлення котушки магнітного пускача 4.

Включенням кнопки «Пуск» 6 через кнопку «Стоп» 8 замикається ланцюг живлення котушки другого магнітного пускача 4 (її робоча напруга може бути як 380 так і 220 в), замикаються його силові контакти 5 і на двигун подається напруга. При відпусканні кнопки «Пуск» 6 напруга силових контактів 3 піде через нормально розімкнений блок-контакт 7, забезпечуючи нерозривність ланцюга живлення котушки магнітного пускача.

Як видно з цієї схеми захисту електродвигуна, за відсутності з якихось причин однієї з фаз напруга на електродвигун надходити не буде, що запобігає його тепловим перевантаженням і передчасному виходу з ладу.

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.

Рис.4 Розбирання та складання 3-х фазних асинхронних двигунів

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 належать:

1) багатофазні (три- і двофазні) та однофазні короткі замикання в 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 провідусередині 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 перевантаження електродвигуна через проходження його обмотками підвищених струмів: при перевантаженнях робочого механізму з технологічних причин, особливо важких умовах 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.

Рис.5

Види захисту асинхронних електродвигунів

Для того щоб захистити електродвигун від пошкоджень при порушенні нормальних умов роботи, а також своєчасно відключити несправний двигун від мережі, запобігши або обмеживши тим самим розвиток аварії, передбачаються засоби захисту. Головним та найбільш дієвим засобом є електричний захист двигунів, що виконується відповідно до «Правил пристрою електроустановок» (ПУЕ). 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 асинхронних електродвигунів від перевантаження

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 (теплові та температурні реле, електромагнітні реле, автоматичні вимикачі з тепловим розчіплювачем або з годинниковим механізмом) при виникненні перевантаження відключають двигун з певною витримкою часу, тим більшим, чим менше перевантаження, а в ряді випадків, при значних перевантаженнях, - і миттєво.

Рис.6 Обмотувальний цех

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 від роботи на двох фазах оберігає 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.

Рис.7

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 плавкі запобіжники, є апаратами одноразової дії і вимагають заміни або перезаряджання 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 електродвигунів

Вибір того чи іншого виду захисту або кількох одночасно проводиться в кожному конкретному випадку з урахуванням ступеня відповідальності приводу, його потужності, умов роботи та порядку обслуговування (наявності або відсутності постійного обслуговуючого персоналу). будівельному майданчику, в майстерні тощо, виявлення найбільш часто повторюваних порушень нормальної роботи двигунів і технологічного обладнання. 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 потрібно мати на увазі такі обставини. З одного боку, захист потрібно відбудувати від пускових і 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. У таких випадках рекомендується використовувати пристрій плавного пуску (софтстартер). 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.

ГУП ППЗ «Благоварський»

ДУП "Племптицезавод Благоварський" є правонаступником птахофабрики "Благоварська", яка була введена в дію в 1977 році як товарне господарство з виробництва качиного м'яса. У 1995 році птахофабрика набула статусу державного племінного птахівничого заводу з покладанням функцій селекційно-генетичного центру з утківництва. Племптицезавод "Благоварський" розташований поблизу села Язиково, Благоварського району республіки Башкортостан.

Загальна земельна площа становить 2108 га, з них ріллі займають 1908 га, а сіножаті та пасовища 58 га. Середнє поголів'я качок 111,6 тисячі голів, у тому числі 25,6 тисячі голів качки-несучки.

У колективі працює 416 осіб, із них в апараті управління 76.

У структурі заводу функціонують:

1. Цех батьківського стада качок: має 30 корпусів з кількістю птахомісць на 110 тисяч голів.

2. Цех вирощування ремонтного молодняку: має 6 корпусів із кількістю птахомісць на 54 тисячі голів.

3. Інкубаторії: 3 цехи із загальною потужністю 695520 шт. яєць однією закладку.

4. Цех забою з продуктивністю 6-7 тисяч голів за зміну.

5. Цех кормоприготування із продуктивністю 50 тонн за зміну із ємністю 450 тонн.

6. Автотранспортний цех: автомобілі – 53, трактори – 30, сільгоспмашини 27.

У 1998 року з урахуванням племптицезаводу створено науково-виробнича система з утководству, що об'єднує роботу птахогосподарств, котрі займаються розведенням качок у 24 регіонах Російської Федерації. Через науково-виробничу систему реалізується понад 20 млн. штук племінних яєць та 15 млн. голів молодняку ​​качок. Племматеріал також поставляється в такі країни ближнього зарубіжжя як Казахстан та Україна.

Качки створені селекціонерами ГУП “Племптицезаводу Благоварський” набули повсюдного поширення в Російської Федерації, їх успішно розводять як у Краснодарському, і у Приморському краях. Використання качок селекції племзаводу у структурі загального поголів'я качок Росії становить близько 80%.

Робоче місце

Вид діяльності

Технологія виконання роботи

Підпис рук.

Примітка

Монтажна робота

Розбирання та складання 3-х фазних асинхронних двигунів.

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Прокладка кабелю.

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Прокладка кабелю.

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Складання зернодробилки, монтаж водонагрівача.

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Заміна, демонтаж та ТО системи вентиляції «Клімат-47»

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Заміна, демонтаж та ТО системи вентиляції «Клімат-47»

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Монтаж системи освітлення.

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

08.07.12-09.07.12

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Планова робота.

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Встановлення дизельної електростанції.

Робоче місце

Вид діяльності

Технологія виконання роботи

Підпис рук.

Примітка

11.07.12-15.07.12

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Монтаж, ТО системи вентиляції "Клімат-47"

16.07.12-17.07.12

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Заміна автоматичних вимикачів.

18.07.12-22.07.12

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Заміна, демонтаж та ТО системи вентиляції «Клімат-47»

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Планова робота.

Очищення і прибирання від зелених насаджень навколо зони ЛЕП, що охороняється.

24.07.12-29.07.12

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Монтаж та запуск АВМ.

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Розбирання та складання 3-х фазних асинхронних двигунів.

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Монтаж системи освітлення.

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Технічне обслуговування трансформаторів.

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Заміна, демонтаж та ТО системи вентиляції «Клімат-47»

Благоварський р-н, ДУП « ППЗ Благоварський»

Монтажна робота

Заміна автоматичних вимикачів.

Початок практики 26.06.12 Кінець практики 04.08.12

ВИСНОВОК

В результаті проходження виробничої експлуатаційної практики в ДУП ППЗ «Благоварський» мною було вивчено структуру підприємства, схему мережі електропостачання на підприємстві, а так само зібрано матеріал