9. Защитные устройства электроприводов гпм

9.1. Основные сведения

Для предотвращения работы оборудования в ненормальных и аварийных режимах применяют следующие виды защитных устройств:

1. от токов короткого замыкания;

2. от токов перегрузки;

3. грузовые;

4. по снижению напряжения ( минимальная ).

9.2. Защитные устройства от токов короткого замыкания

Основными причинами возникновения токов короткого замыкания являются:

1. межвитковое замыкание в обмотке статора асинхронного двигателя;

2. пробой на корпус в двух местах обмотки статора, при котором часть витков

обмотки статора закорачивается через корпус ( что равнозначно межвитковому замы-

канию, только через корпус ).

При коротком замыкании образуется замкнутая цепь короткого замыкания, со-

стоящая из последовательно соединенных источника питания ( обмотки статора син-

хронного генератора ), линии электропередачи ( кабеля ) и приемника электроэнергии ( обмотки статора асинхронного двигателя ).

В этой замкнутой цепи ток короткого замыкания в десятки раз превышает но-

минальный, что вызывает выделение большого количества тепла в соответствии с зако

ном Джоуля-Ленца Q = I² Rt ( Q – количество тепла, Дж; I – ток короткого замыкания; R – сопротивление участка цепи короткого замыкания, например, сопротивление об

мотки статора асинхронного двигателя; t – время протекания тока короткого замыкания ). В результате может мгновенно сгореть любой из трех участков цепи короткого замыкания – обмотка статора синхронного генератора, линия электропередачи ( кабель ) или обмотка статора асинхронного электродвигателя ).

Отсюда следует, что защитные устройства от токов короткого замыкания долж-

ны срабатывать мгновенно.

В качестве защитных устройств от токов короткого замыкания используют:

1. в силовых цепях - автоматические выключатели и реле максимального тока;

2. в цепях управления - автоматические выключатели и плавкие предо­хранители.

9.3. Защитные устройства от токов перегрузки

Причиной перегрузки может быть неисправность механизма, тормоза или ис-

пользование дру­гого эксплуатационного режима.

Что считать током короткого замыкания и током перегрузки? Ясно, каждый из этих токов больше номинального. Но во сколько раз?

На этот вопрос четкого ответа теория электропривода не дает. Однако, основы-

ваясь на справочных данных выпускаемых промышленностью защитных устройств от токов перегрузки ( см. ниже ), можно принять, что ток перегрузки – это ток, больший номинального, но не превышающий номинальный более чем в два раза.

Ток, больший номинального более чем в два раза – это ток короткого замыка-

ния.

В качестве защитных устройств от токов перегрузки используют:

1. тепловые токовые реле, чувствительным элементом которых являются биметаллические пластины;

2. тепловые температурные реле, чувствительным элементом которых являются полупроводниковые приборы – терморезисторы, сопротивление которых зависит от температуры.

Эти приборы встраивают в лобовые части обмоток статора асинхронных двигателей непосредственно на заводе-изготовителе электродвигателей.

3. электромагнитные токовые реле.

Следует заметить, что тепловые реле обладают тепловой инерцией,которая объ-

ясняется тем, что для нагрева биметаллической пластины или терморезистора необхо-

димо определенное время ( от нескольких десятков секунд до нескольких минут, в зависимости от типа теплового реле ).

Отсюда следует, что тепловые реле нельзя применять для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания.

Электромагнитные токовые реле срабатывают мгновенно. Их обычно применя-

ют в качестве т.н. грузовых реле, которые при срабатывании переводят электродви-

гатель на ближайшую меньшую скорость.