Защита электродвигателей напряжением до 1000 В.

Защиту электродвигателей напряжением 380 и 220 В осуществляют, исходя из тех же требований, что и к электродвигателям более высоких напряжений. Для этих электродвигателей применяются мгновенная РЗ от междуфазных КЗ, РЗ от перегрузки и РЗ минимального напряжения. Защита от КЗ может осуществляться с помощью плавких предохранителей, при этом в качестве коммутационного аппарата используется трехфазный магнитный пускатель (контактор).

Рис. 21.2. Схема защиты электродвигателя напряжением до 2100 В с магнитным пускателем.

Магнитными пускателями называются трехфазные коммутационные аппараты низкого напряжения (контакторы), предназначенные для дистанционного управления трехфазными электродвигателями и рассчитанные на разрыв нормального рабочего тока двигателя и тока его перегрузки, но не тока КЗ. Отключение токов КЗ при применении магнитного пускателя возлагается на включаемые последовательно с ним предохранители или автоматические выключатели.. Схема включения с помощью пускателя и защиты предохранителями показана на рис 21.2. Магнитные пускатели в большинстве случаев не имеют защелки и во включенном положении удерживаются действием электромагнита КМ, обмотка которого подключена на напряжение питания. Включение магнитного пускателя осуществляется нажатием кнопки SB 1.При этом замыкается цепь обмотки удерживающего электромагнита, якорь которого притягивается и замыкает механически связанные с ним силовые контакты. Кнопка SB 1имеет самовозврат, поэтому после ее размыкания цепь обмотки электромагнита остается замкнутой через вспомогательный контакт КМ1, шунтирующий кнопку SB 1. Для отключения пускателя вручную служит кнопка SB2, при нажатии которой разрывается цепь удерживания электромагнита, и якорь его, отпадая, размыкает силовые контакты КМ1.При понижении напряжения питающей сети электромагнит отпадает и электродвигатель отключается, чем осуществляется защита минимального напряжения. После восстановления напряжения магнитный пускатель сам включиться не может - включение его должно вновь осуществляться вручную. Защита электродвигателя от перегрузки выполняется тепловыми реле КА 1- КА4. Тепловые реле настраиваются таким образом, чтобы они не срабатывали от токов, проходящих при пуске и самозапуске электродвигателя.

Схема включения цепей магнитного пускателя, приведенная на рис.21.2, применяется для защиты неответственных электродвигателей, подверженных технологической перегрузке. В случае, если электродвигатель не подвержен перегрузкам, из схемы исключаются контакты тепловых реле. На ответственных электродвигателях, которые не должны отключаться при снижениях напряжения, вместо кнопок управления SB 1и SB 2устанавливается однополюсный рубильник (выключатель), которым производится включение и отключение электродвигателя. После восстановления напряжения магнитный пускатель вновь включается, так как рубильник остается замкнутым.

На более мощных электродвигателях применяются автоматические воздушные выключатели. Автоматы имеют катушки включения и отключения, а также встроенные реле прямого или косвенного действия. Они остаются включенными при снятии напряжения питания. В последних вариантах автоматов для двигателей большой мощности используются выносные аналоговые или микропроцессорные устройства защиты, действующие на электромагнит отключения.

Защита от междуфазных КЗ осуществляется в простейшем случае электромагнитными расцепителями мгновенного срабатывания – отсечкой автоматического выключателя, которая резервируется расцепителем с зависимой характеристикой выдержки времени. В случаях, когда встроенные в автоматический выключатель расцепители не обеспечивают надежной защиты электродвигателя, применяется выносная защита в виде токовой отсечки с реле тока, подключенным к ТТ двух фаз, действующая без выдержки времени на независимый расцепитель. При выполнении защиты электродвигателей от КЗ необходимо учитывать, что сети 380 В работают с заземленной нейтралью и, следовательно, в этих цепях возможны все виды КЗ, в том числе и однофазные. Поэтому предохранители устанавливаются во всех фазах, а расцепители и токовые реле, с помощью которых осуществляется РЗ от КЗ, также должны реагировать на токи, проходящие во всех фазах и нулевом проводе.

Поскольку токи однофазного КЗ на землю в сети 380 В обычно меньше токов трехфазного КЗ, не всегда удается обеспечить необходимую чувствительность электромагнитных расцепителей автоматических выключателей к однофазным КЗ. При этом для РЗ от однофазных КЗ используется чувствительное токовое реле, например типа РТ-40/0,2, присоединенное к ТТНП, надеваемому на силовой кабель, питающий электродвигатель. Так, выносную РЗ от однофазных КЗ на землю рекомендуется устанавливать на электродвигателях, питающихся от трансформаторов собственных нужд со схемой соединения обмоток ∆/ Υ₀, у которых уставка отсечки автоматического выключателя 4000 А и более. Такая же РЗ рекомендуется для электродвигателей с уставкой токовой отсечки автоматического выключателя 2000 А и более, питающихся от трансформаторов собственных нужд со схемой соединения обмоток Υ/Υ₀, у которых токи однофазных КЗ на землю значительно меньше, чем у трансформаторов со схемой соединения обмоток ∆/Υ₀. Вследствие значительного загрубления отсечки автоматического выключателя по условию отстройки от пускового тока электродвигателя, часто не удается обеспечить необходимую чувствительность защиты от перегрузки с помощью тепловых расцепителей, имеющих зависимую характеристику. В этом случае РЗ от перегрузки выполняется с помощью реле тока и времени.

В отдельных случаях на электродвигателях устанавливается специальная РЗ от работы на двух фазах, действующая на отключение электродвигателя. Применение такой РЗ допускается на электродвигателях, защищенных от КЗ плавкими предохранителями и не имеющих действующей на отключение РЗ от перегрузки. Защита от режима работы двумя фазами осуществляется с помощью реле типа ЕЛ. Эта защита работает по факту появления напряжения обратной последовательности. Реле подключается после питающего пускателя (автомата).

21.4.Специальные выносные защиты двигателей 0,4 кВ. В качестве примеров рассмотрим реле MiCOM P211 и микропроцессорного блока защит типа БЗ-03.

а

б

Рис. 21.3. Схема подключения для двигателей c I_н>min I_б(а) и для двигателей c I_н<min I_б(б)

Внешний вид реле MiCOM P211 и его подключение показаны на рис. 21.3. Реле MiCOM P211 защищает от: коротких замыканий; перегрузок; недогрузок; несимметричного режима; исчезновения фазы питания; перегрева двигателя; замыканий на землю (Р211 R); излишнего простоя и ремонта, обусловленного неисправностью защиты двигателя. Реле включается непосредственно в силовые цепи двигателя, для чего в корпусе реле имеются отверстия для пропуска трех фаз двигателя. Если двигатель маломощный, то чувствительность защиты можно повысить, пропустив провод в отверстие несколько раз. Количество витков определяется отношением номинального (базисного) тока двигателя к минимальной уставке. Так при номинальном токе двигателя равном 2,5 А можно пропустить 2 витка, и выполнить уставку 2,5 ⋅ 2 = 5 А

Если номинальный ток двигателя превышает 80А, то устанавливаются трансформаторы тока, а их вторичные цепи должны проходить через реле. Первичный ток ТТ должен быть равен или больше 0,8 I_ном.

Защита имеет тепловую память: при токе нагрузки, превышающем 0,9 I _бзащита начинает фиксировать нагрев двигателя и постепеннопереходит на характеристику нагретого двигателя. Тепловое состояние нагретого двигателя принимается за 50%. Таким образом, защита обеспечивает выполнение требований ПТЭ о возможности пуска двигателя 2 раза из холодного состояния и 1 раз из горячего.

Защита от несимметрии при неполнофазном режиме срабатывает при несимметрии, превышающей 10…50% согласно заданной уставке (обрыв фазы – 100% несимметрия).

Уставка токовой отсечки может быть выполнена в пределах (5…12) I_б, выдержка времени 0,1 с.

Защита минимального тока вводится для отключения двигателя в случае его расцепления с приводимым механизмом, или прекращения подачи материала в приводимый механизм. Применение такой защиты не обязательно и диктуется обычно требованиями технологического процесса.

Защита от повышения температуры использует встроенные внутри двигателя датчики температуры – терморезисторы, общим сопротивлением 1500 Ом в холодном состоянии. Защита срабатывает при увеличении сопротивления до величины 4000 Ом.

Имеется реле защиты специально предназначенное для подключения на трансформаторы тока: MiCOM P211 R. В состав функций реле входит дополнительно защита от замыканий на землю. Такое реле целесообразно применять для двигателей напряжением 3-10 кВ.

Защита двигателей переменного тока с применением микропроцессорного блока защит типа БЗ-03. Блок защиты электродвигателя БЗ-03 (БЗ) предназначен для защиты трёхфазных электродвигателей от перегрузок или обрыва фазы. Защита осуществляется путём выключения электродвигателя при возникновении аварийных режимов.