0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электронные схемы защита двигателей от перегрузок

В патенте США 2003030950 (2003 г) описан прибор для остановки однофазного асинхронного двигателя с фазосдвигающим конденсатором.

Рис. 1. Прибор для остановки однофазного асинхронного двигателя с фазосдвигающим конденсатором.

На рис.1 однофазный мотор показан в виде двух обмоток В1 и В2 и фазосдвигающего конденсатора С. Мотор питается от источника Р через один из выключателей I1 или I2.

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

Средняя точка делителя напряжения R1, R2 подключена к базе транзистора Т1 и к катоду диода D2, связанному с эмиттером Т1, в котором резистор R3 совместно с конденсатором С2 образуют второй интегратор.

Коллектор транзистора Т1 соединен с базой полевого транзистора Т2, коллектор которого подключен к шине отключения мотора F. При повышении нагрузки на вал мотора напряжение на конденсаторе С уменьшается, что при превышении определенного уровня служит сигналом отключения мотора.

Для чего нужна защита

В процессе работы двигателя могут возникнуть различные ситуации, связанные с его перегрузкой, что может привести к аварии, это:

  • пониженное напряжение питания;
  • обрыв фазы;
  • перегрузка приводимых в действие механизмов;
  • слишком долгий процесс запуска или самозапуска.

При возникновении таких нештатных ситуаций возрастает ток в обмотках. Например, при обрыве фазы питания ток статора может увеличиться от 1,6 до 2,5 раз относительно номинального тока. Это приводит к перегреву двигателя, нарушению изоляции обмоток, короткому замыканию (КЗ) и в некоторых случаях к пожару.

Проблемы с качеством электропитания

Статорные обмотки асинхронного электродвигателя обладают значительной индуктивностью. Каждая из них по отдельности может рассматриваться как балластный трансформатор. По этой причине асинхронные электродвигатели в наименьшей степени зависят от качества подаваемого на них напряжения. Его снижение или увеличение на десяток вольт машиной будет просто проигнорировано, если оно произошло симметрично по всем фазам.

Наиболее проблемным является момент запуска и набора оборотов. Пусковой ток электродвигателя с короткозамкнутым ротором превышает номинальный минимум в пять раз. И чем выше мощность машины, тем это значение больше.

Дело усугубляется в том случае, если подключается нагруженный привод. Например, подъемный механизм или навозный транспортер на животноводческой ферме.

Решить проблему запуска можно двумя способами:

  1. Применить схему коммутации обмоток. В момент замыкания контактов рубильника они включены по схеме «Звезда», а после набора оборотов переключаются на «Треугольник». Снижение токовой нагрузки происходит по той причине, что на каждой обмотке первоначальное напряжение в 1,73 раза меньше – 220 вольт.
  2. Использовать автоматические выключатели с подходящей случаю времятоковой характеристикой. Например, рабочий ток асинхронного двигателя мощностью 3 кВт находится в пределах 12 ампер. Если вы поставите на входе цепи питания АВ с номиналом 16 ампер типа «С», то привод может отключаться во время запуска. Оптимальным вариантом является АВ на те же 16 ампер, но типа «В».

Предохранители от КЗ

Существует разновидность плавкого предохранителя, которая предназначена для защиты агрегата от короткого замыкания (КЗ). Однако, здесь стоит отметить, что плавкий предохранитель быстрого срабатывания может выйти из строя, если при запуске аппарата будет происходить кратковременная перегрузка, то есть увеличение пускового тока. По этой причине такие приборы обычно используются в тех сетях, где такой скачок невозможен. Что касается самого средства защиты электродвигателя от перегрузки, то предохранитель быстрого срабатывания может выдержать ток, который будет превышать его номинальный на 500%, если перепад длится не более четверти секунды.

Читать еще:  Электрическая схема управления двигателем ваз 2107

Четвертый способ

Четвертый способ защиты трехфазных асинхронных электродвигателей.

Схема защитного устройства аналогична схеме, рассмотренной во втором способе. При нажатии кнопки “Пуск” включается реле Р, контактами Р1 замыкая цепь питания катушки магнитного пускателя МП. Магнитный пускатель срабатывает и контактами МП1 включает электродвигатель. При обрыве линейных проводов В или С отключается реле Р, при обрыве провода А или С – магнитный пускатель МП. В обоих случаях электродвигатель выключается контактами магнитного пускателя МП1. По сравнению со схемой защитного устройства трехфазного двигателя, рассмотренной в первом способе, это устройство имеет преимущество: дополнительное реле Р при выключенном двигателе обесточено.

Применение

Безусловно, что рассматриваемая нами защита не лишена недостатков (например, в простых схемах наблюдается ложное срабатывание при нулевом токе), тем не менее она доказала свою эффективность во многих сферах производства. Например, ЗМН устанавливается на электростанции, а также распределительные и трансформаторные подстанции. Это позволяет при максимальных токовых нагрузках отключить от шины подстанции третью категорию потребителей.

Распределительное устройство с ЗМН

Большим плюсом системы ЗМН является то, что она может использоваться совместно с дистанционной, резервной и дифференциальной защитой, а также с устройством автоматического ввода резерва, трансформаторами тока и т.д. Это существенно расширяет сферу применения.

Чтобы избежать неожиданных сбоев, дорогостоящего ремонта и последующих потерь из-за простоя двигателя, важно, чтобы двигатель был оснащен каким-то защитным устройством .

Основы встроенной защиты двигателя для начинающих (на фото: вид установленного термостата внутри двигателя, кредит: johndearmond.com)

В этой статье мы рассмотрим встроенную защиту двигателя с тепловой защитой от перегрузки, чтобы избежать повреждения и разрушения двигателя. Встроенный протектор всегда требует внешнего выключателя, в то время как некоторые встроенные типы защиты двигателя даже требуют реле перегрузки.

Внутренняя защита // Встроенная в двигатель

Зачем нужна встроенная защита двигателя, когда двигатель уже оснащен реле перегрузки и предохранителями? Иногда реле перегрузки не регистрирует перегрузку двигателя.

Вот несколько примеров этого //

  1. Если двигатель закрыт и медленно нагревается до высокой температуры повреждения.
  2. В общем, высокая температура окружающей среды.
  3. Если внешняя защита двигателя установлена ​​с слишком высоким током отключения или установлена ​​неправильным образом.
  4. Если двигатель в течение короткого периода времени перезапускается несколько раз, ток заблокированного ротора нагревает двигатель и в конечном итоге повреждает его.

Степень защиты, обеспечиваемая устройством внутренней защиты, классифицируется в стандарте IEC 60034-11.

Обозначение TP

TP является аббревиатурой для термической защиты. Существуют различные типы термической защиты и идентифицируются TP-кодом (TPxxx), который указывает:

  • Тип тепловой перегрузки, для которой разработана тепловая защита (1 цифра)
  • Количество уровней и тип действия (2 цифры)
  • Категория встроенной тепловой защиты (3 цифры)

Когда речь заходит о двигателях насоса, наиболее распространенными обозначениями TP являются:

  • TP 111 — Защита от медленной перегрузки
  • TP 211 — защита от быстрой и медленной перегрузки.

Внутренняя защита, встроенная в обмотки

Индикация допустимого уровня температуры, когда двигатель подвергается тепловой перегрузке. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем в категории 1.

Читать еще:  Что такое обем двигателя
Символ
(ТР)
Техническая перегрузка с вариацией
(1 разряд)
Количество уровней и области функций (2 цифры)категория
(3 цифры)
TP 111Только медленная (т.е. постоянная перегрузка)1 уровень при отсечке1
TP 1122
TP 1212 уровня при аварийном сигнале и обрезании1
TP 1222
TP 211Медленный и быстрый (т.е. постоянная перегрузка и блокировка)1 уровень при отсечке1
TP 2122
TP 2212 уровня при аварийном сигнале и обрезании1
TP 2222
TP 311Только быстрое (т.е. заблокированное условие)1 уровень при отсечке1
TP 3122

Информация о том, какой тип защиты была применена к двигателю, может быть найдена на паспортной табличке с использованием обозначения TP (тепловая защита) в соответствии с IEC 60034-11 .

В общем, внутренняя защита может быть реализована с использованием двух типов защитных устройств:

  1. Термозащитные или
  2. Термисторы.

Тепловые защитные устройства — встроенные в клеммную коробку

Термальные защитные устройства или термостаты используют сменный, биметаллический, дисковый переключатель для открытия или закрытия контура, когда он достигает определенной температуры. Термические защитные устройства также называются Klixons (торговое название от Texas Instruments).

Когда биметаллический диск достигает заданной температуры, он открывает или закрывает набор контактов в цепи управления с напряжением . Термостаты доступны с контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима, но одно и то же устройство не может использоваться для обоих.

Термостаты предварительно откалиброваны изготовителем и не могут быть отрегулированы. Диски герметично закрыты и размещены на клеммной колодке.

Верхняя табличка: TP 211 в двигателе MG 3.0 kW, оборудованная PTC; Нижняя табличка: TP 111 в двигателе Grundfos MMG 18, 5 кВт, оборудованный PTC.

Символы термического выключателя двигателя

Символы (слева направо):

  1. Термовыключатель без обогревателя
  2. Термовыключатель с нагревателем
  3. Термовыключатель без подогревателя для трехфазных двигателей (звёздная защита)

Термостат может либо активировать цепь аварийного сигнала, если он нормально разомкнут, либо отключить контактор двигателя, если он нормально замкнут и последовательно подключен к контактору.

Поскольку термостаты расположены на внешней поверхности концов катушек, они воспринимают температуру в этом месте. В связи с трехфазными двигателями термостаты считаются нестабильной защитой от стойла или других быстро меняющихся температурных условий.

В однофазных двигателях термостаты защищают от запорных роторов.

Вернуться к индексу ↑

Тепловой выключатель — встроенный в обмотки

Тепловые защитные устройства также могут быть встроены в обмотки, см. Иллюстрацию ниже. Они работают как чувствительный выключатель питания для одно- и трехфазных двигателей. В однофазных электродвигателях до заданного размера двигателя около 1, 1 кВт он может быть установлен непосредственно в основной цепи, чтобы служить в качестве защитного устройства для намотки.

Символ тепловой защиты

Тепловая защита должна быть соединена последовательно с обмоткой или с цепью управления в двигателе.

Тепловая защита, встроенная в обмотки

Klixon и Thermik являются примерами термического переключателя. Эти устройства также называются PTO (Protection Thermique à Ouverture).

Токовые и температурно-чувствительные термические выключатели: Top: Klixons; Нижняя часть: Thermik — PTO

Внутренний монтаж

В однофазных двигателях используется один термический выключатель. В трехфазных электродвигателях между фазами двигателя помещаются два тепловых выключателя, соединенных последовательно. Таким образом, все три фазы контактируют с термическим выключателем.

Термические переключатели могут быть модифицированы на конце катушки, но в результате увеличивается время реакции. Коммутаторы должны быть подключены к внешней системе мониторинга. Таким образом, двигатель защищен от медленной перегрузки. Тепловые выключатели не требуют реле усилителя.

Читать еще:  Что такое оснастка двигателя

Тепловые выключатели НЕ МОЖЕТЕ защищать от запорных роторов.

Вернуться к индексу ↑

Как работает терморегулятор?

Кривая с правой стороны показывает сопротивление в зависимости от температуры для типичного теплового выключателя. В зависимости от производителя теплового выключателя изменяется кривая.

TN обычно составляет около 150-160 ° С.

Сопротивление в зависимости от температуры для типичного теплового выключателя

Вернуться к индексу ↑

соединение

Подключение трехфазного двигателя со встроенным термореле и реле перегрузки.

Обозначение TP для диаграммы

Защита в соответствии со стандартом IEC 60034-11: TP 111 (медленная перегрузка) . Для работы с запорным ротором двигатель должен быть оснащен реле перегрузки.

Автоматическое повторное включение (слева) и повторное включение вручную (справа)

  • S1 — Включение / выключение
  • S2 — Выключатель
  • K 1 — Контактор
  • t — Термовыключатель в двигателе
  • M — двигатель
  • MV — реле перегрузки

Термические переключатели могут быть загружены следующим образом:

U max = 250 В переменного тока
I N = 1, 5 А

I max = 5, 0 А (ток отсечки и выключения)

Вернуться к индексу ↑

Термисторы — также встроены в обмотки

Второй тип внутренней защиты — термисторы или датчики положительного температурного коэффициента (PTC) . Термисторы встроены в обмотки двигателя и защищают двигатель от запорных роторов, непрерывной перегрузки и высокой температуры окружающей среды.

Затем тепловая защита достигается путем контроля температуры обмоток двигателя с помощью датчиков PTC. Если обмотки превышают номинальную температуру отключения, датчик подвергается быстрому изменению сопротивления относительно изменения температуры.

В результате этого изменения внутренние реле обесточивают управляющую катушку контактора размыкания внешней линии. По мере охлаждения двигателя и приемлемой температуры обмотки двигателя сопротивление датчика уменьшается до уровня сброса.

На этом этапе модуль автоматически сбрасывается автоматически, если только он не настроен для ручного сброса. Когда термисторы устанавливаются на концах катушки, термисторы могут быть классифицированы только как TP 111 . Причина в том, что термисторы не имеют полного контакта с концами катушки и, следовательно, они не могут реагировать так быстро, как если бы они были первоначально установлены в обмотку.

Система измерения температуры термистора состоит из датчиков положительного температурного коэффициента (PTC), встроенных последовательно по три — один между каждой фазой, и согласованного твердотельного электронного переключателя в закрытом модуле управления. Набор датчиков состоит из трех датчиков, по одному на фазу.

Защита PTC, встроенная в обмотки

Только чувствительная к температуре. Термистор должен быть подключен к цепи управления, которая может преобразовывать сигнал сопротивления, который снова должен отключить двигатель. Используется в трехфазных двигателях.

Сопротивление в датчике остается относительно низким и постоянным в широком температурном диапазоне и резко увеличивается при заданной температуре или точке срабатывания.

Когда это происходит, датчик действует как твердотельный тепловой выключатель и отключает контрольное реле .

Реле открывает цепь управления станком, чтобы отключить защищенное оборудование. Когда температура намотки возвращается к безопасному значению, модуль позволяет выполнить ручной сброс.

Вернуться к индексу ↑

Ссылка // Grundfos — Motor Book (Скачать здесь)

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector