Захист електродвигуна від перевантажень

Така важлива тема, як захист електродвигуна нечасто висвітлюється в контексті експлуатації силових установок. Сьогодні ми заповнимо цю прогалину, розповівши про основні способи запобігання поломок, викликаних перегрівом, коротким замиканням або виходом за межі паспортних даних, інакше кажучи – перевантаженням.

Облаштування асинхронних електродвигунів далеко від ідеалу. Слабкі місця, зовнішні фактори ризику, порушення експлуатаційних умов і техніки безпеки – все це призводить до того, що в певний момент мотор починає грітися. Причини перегріву можуть бути наступними:

• помилки у підключенні живлення схеми;

• перевищення параметрів харчування (по напрузі);

• механічна поломка агрегату;

• дефекти електричного спрямування;

• невідповідність зовнішніх умов (необхідність в наявності захисного кожуха і т. д.)

• перевантаження двигуна.

Як видно, причин багато, але усунути їх не можна. Щоб зрозуміти як, розглянемо всі види захисту електродвигунів з тих, що сьогодні застосовуються на практиці.

Запобігання короткого замикання і перевантаження

Перевантаження проявляється в підвищенні струму обмоток. Якщо це відбувається постійно і при сильному відхиленні від номінальних значень, мотор нагрівається, в результаті чого страждає ізоляція. В умовах постійного термічного впливу ізоляція не витримує – перегорає, і відбувається замикання. Для перевантаження за струмом, застосовують «автомати» захисту і термореле. Підбір даній захисту здійснюється у відповідність з номіналом двигуна. Якщо звичайний режим нижче номінального, вибирають характеристики з відповідними значеннями. Підбір здійснюється шляхом виміру струму привода під навантаженням. Дуже важливо, щоб захист асинхронних електродвигунів від перевантаження відповідала номіналу двигуна. Занадто великий розрив між порогом спрацьовування і нагріванням, зводить суть застосування «автомата» до нуля.

Коротке замикання трапляється не тільки в обмотках двигуна, але і в клемній коробці, куди підведено силовий кабель. Тому захист від короткого замикання монтують на вході живлення пускача. Цю почесну місію довіряють «автоматом» і запобіжників. Краще вибирати трьохсмугові «автомати», так як в аварійних ситуаціях вони знеструмлюють установку повністю. Якщо виникає КЗ, спрацьовує так званий електромагнітний розчіплювач.

Боротьба з виходом за межі живлячої напруги

По суті, це та ж захист електродвигуна від перевантаження, але з упором на напругу. Згідно з нормативами, допускається експлуатувати двигуни з 5% відхиленням від номінального напруги і 2% відхиленням від частоти струму. Якщо спостерігається вихід за ці межі, потужність установки падає, так як обмотки найчастіше перегріваються. Параметри напруги контролюються таким вузлом, як реле контролю фаз. Завдання цього датчика проста: він відключає будь-яку з трьох фаз, якщо вона видає напругу, що перевищує номінальний поріг. Також реле спрацьовує при:

• обриві фази;

• асиметрії;

• чергуванні.

Є й спеціалізовані реле, контролює і інші параметри, як то недовантаження/перевантаження, перегрів.

Докладний розгляд захисту від перегріву.

Розглядаючи способи захисту електродвигунів, окремо варто зупинитися на методах термічного контролю. Особливість проблем, пов'язаних з перегрівом, полягає в тому, що джерело високої температури може ховатися не тільки в обмотках, але і підшипнику, місцях підключення живлення. Незалежно від того, де ховається поломка, гріється корпус двигуна.

Найчастіше перегрівається обмотка, тому термодатчики (позистор і термістори) встановлюються біля неї. Термісторний захист вважається найбільш ефективною, так як реагує на всі види перегріву, викликані: руйнуванням підшипника, зникненням фази, недостатнім охолодженням.

Якщо двигун є «серцем» системи, і замінити його нічим, буде потрібно встановити кілька датчиків в різних місцях, як всередині, так і на корпусі. Для захисту від перевантаження важливо забезпечити достатнє охолодження мотора. Для цього застосовують вентилятор охолодження, представлений крильчаткою, насадженої на вал. На теплові параметри електродвигуна крім усього іншого, впливає висота його установки відносно рівня моря. У міру зростання висоти, знижується номінальна потужність. Скажімо, якщо на висотах до 1000м, значення потужності дорівнює номінальному (100%), то при підвищенні до 4000м, потужність слід знизити до 80% від номінальної. Можна і не знижувати, але тоді доведеться посилити систему примусового охолодження.

Частотні перетворювачі, як універсальні рішення захисту електродвигунів

Из числа наиболее эффективных и современных, почетное место занимают устройства защиты электродвигателя под общим названием – частотные преобразователи (ПЧ). Эти приборы регулируют скорость вращения вала. Меняется не только величина напряжения, но и его частота. Для обеспечения правильного срабатывания ПЧ, на этапе его настройки, оператор устанавливает вольт-частотные параметры, в соответствии с номиналом двигателя. Отношение напряжения к частоте тока является стандартом, однако иногда это значение можно менять, посредством подъема напряжения на низких оборотах. Однак робити це можна строго обмежений час.

Ми розглянули основні методи захисту електродвигунів. Більш тонкий підбір за параметрами потрібно довірити фахівцям.