Автоматическая защита электродвигателей

Все электрические двигатели должны быть защищены от аварийных ситуаций (состояний).

Причины выхода двигателей из строя:

1) – недостаточно специального, предназначенного для работы в сельскохозяйственных условиях, электрического оборудования – двигателей, пуско-регулирующих и защитных аппаратов;

2) – несовершенство этих аппаратов;

3. – низкий уровень квалификации кадров электриков, инженерных и др.

Вследствие этих причин двигатели выходят из строя:

1. – перегрузка токами короткого замыкания – до 40%;

2. - небольшими, но длительно действующими токами, обрыва фаз, работы трехфазных двигателей в 2-х и однофазном режиме – до 40 %;

3. - пробой (нарушение) изоляции – 15%;

4. - прочие причины (повышенная влажность, запыленность, температура окружающей среды и др.) – 5%.

Основные аварийные режимы

1. Режим короткого замыкания

Режимом короткого замыкания называется такой режим, когда ток нагрузки превышает пусковой, т.е. если:

I_нагр= I_к.з.,

то I_к.з.  I_н= 7…50 раз и более.

Защита от токов короткого замыкания производится аппаратами:

а) автоматическими выключателями с электромагнитными расцепителями, реле максимального тока

I_{нагрузки}



силовые контакты

магнитный стержень

 катушка силовой цепи

в цепь катушки отключающего аппарата

Рис.75 Схема электромагнитного расцепителя

Электромагнитный расцепитель срабатывает в течение 0.02 с, если ток больше тока уставки.

Ток уставки электромагнитного расцепителя это наименьший ток, при превышении которого расцепитель срабатывает.

Ток уставки для короткозамкнутых двигателей рассчитывается как:

I_{уст.эл.м.расц.}= (1.5 … 1.8) I_{пуск (95)}

Для прочих двигателей ток уставки принимается по номинальному току:

I_{уст.эл.м.расц} = (2.5 … 3.0) I_{н.дв (96)}

б) Предохранители

Предохранители - наиболее дешевые и простые из аппаратов, предназначенных для защиты электрических цепей и оборудования от токов короткого замыкания. Выключающим элементом в предохранителе служит легкоплавкая проволока или пластина – плавкая вставка, перегорающая при определенных значениях тока за определенное время (см. рис.76).

плавкая вставка

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 .  .  .  .  .  . контактный нож

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 .  .  .  .  .  .  изолирующий материал

корпус предохранителя

Рис.76 Схема предохранителя с плавкой вставкой

В качестве изолирующего материала чаще всего используется кварцевый песок. Он же служит гасителем электрической дуги, возникающей при перегорании плавкой вставки.

Плавкая вставка изготавливается, как правило, из медной проволоки или пластины. Она может быть сменной у данного предохранителя для работы на разных величинах нагрузки – токов нагрузки. Но ток нагрузки или номинальный ток плавкой вставки не должен превышать номинальный ток предохранителя.

Номинальным током предохранителя (I_н.пред.) называют ток, равный наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных к установке в данном предохранителе.

Номинальным током плавкой вставки (I_н.вст) называют наибольший ток, при котором вставка должна работать сколь угодно долго, не меняя своих свойств.

Калибруют плавкую вставку с учетом старения на минимальный и максимальный токи.

Минимальным ток - при котором вставка не сгорит в течение 1часа.

Максимальный ток –при котором вставка сгорит за 1час.

Как правило, I_min= (1.25 … 1.5) I_{н.вст (97)}

I_max= (1.6 … 2.1) I_{н.вст (98)}

При кратности «2.5 I_{н.нагрузки}» плавкая вставка должна перегореть за 10 с, а при кратности «3.0 I_{н.нагрузки}» - за 1с.

Правила выбора плавких вставок.

Плавкие вставки в цепях с короткозамкнутыми электродвигателями выбирают по двум условиям:

а) по номинальному току I_н.вст  I_{н.дв (99)}

б) по пусковому току I_н.вст  I_пуск  α (100)

где α – коэффициент, характеризующий условия пуска,

обычно α = (2.0 … 2.5).

Определяющим является второе условие.

Если в цепь включены двигатели различной мощности, то выбор общих для цепи вставок производится по условию селективности (избирательной способности). Выполнение этого условия необходимо для того, чтобы выход из работы одного двигателя не повлек за собой выход из строя других двигателей.

I_{н.общ.вст.}= 23.5 А

I_н.вст= 10 А 15 А 20 А

М₁ М₂ М₃

I_н.дв = 3.6 А 5.4 А 7.1 А

Рис.77 Селективный выбор общей вставки (I_{н.общ.вст})

Для селективного выбора общей вставки должно выполняться условие:

_ί=n-1

I_{н.общ.вст}  (Σ I_н.дв.ί + I_пуск.max)  2.5 (101)

^ί=1

где I_{н.общ.вст} – номинальный ток общих вставок;

Σ I_н.дв.ί – сумма номинальных токов двигателей, без учета двигателя с

максимальным номинальным или пусковым током;

I_пуск.max - двигатель с максимальным пусковым током.