Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
РЗиА.pdf
Скачиваний:
118
Добавлен:
30.03.2015
Размер:
1.34 Mб
Скачать

21. Защита электродвигателя от перегрузки. Защита от понижения напряжения двигателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Защита от

перегрузки

устанавливается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обычно в одной фазе. Аналогично защите

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

трансформатора от перегрузки данная защита

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

может срабатывать через определенное время

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на разгрузку (если это возможно), а затем на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отключение или сразу на отключение. Ток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

срабатывания

защиты

определяется

по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Защита

 

электродвигателя от перегрузки

 

формуле

 

 

kОТС

 

, где kОТС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IС ,З

 

IН ,ДВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент отстройки, kОТС = 1,05, kВ ― коэффициент возврата, для реле максимального действия kВ < 1.

Время срабатывания защиты выбирается больше времени пуска двигателя tС ,З = tП +

t .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Защита от понижения напряжения При

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

групповом

запуске

или

 

самозапуске

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

понижается напряжение на шинах, у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

двигателей повышается потребляемый ток,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дополнительно снижается напряжение, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

приводит

к

увеличению

времени

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

самозапуска. Для предотвращения работы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

двигателя

при

 

глубоком

 

снижении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напряжения

предусматривается

защита от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

понижения

напряжения.

В

качестве

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

измерительного органа защиты используется

 

 

Защита от понижения напряжения

 

 

 

реле напряжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напряжение

 

срабатывания

защиты

электродвигателей неответственных механизмов UС ,З

 

UMIN ,Р

 

 

 

 

 

 

kОТС kВ

, где kОТС

коэффициент

отстройки,

kОТС=1,2…1,3, kВ – коэффициент возврата, для реле минимального действия kВ>1; UМIN,Р – минимально возможное напряжение в рабочем режиме, принимается UМIN,Р=0,9 UНОМ.

Для электродвигателей ответственных механизмов принимается UС,З=0,5 UНОМ. Время срабатывания защиты tС ,З = 10...15 с.

22. Защита электродвигателя от замыканий обмотки статора на корпус.

 

Защита отстраивается от броска собственного

 

емкостного тока IС при внешнем замыкании на землю

 

IС,З kОТС kБ IС ,

где kБ

― коэффициент,

 

учитывающий бросок емкостного тока присоединения

 

в начальный момент внешнего замыкания на землю,

 

связанный с перезарядом распределенных емкостей

 

сети, kБ = 2 – 3 для реле РТЗ-51, kБ=3 – 4 для реле

 

РТЗ-50 и РТ-40.

 

 

 

 

 

 

Реле защиты от замыканий на корпус обмотки

 

статора подключаются к трансформатору тока

 

нулевой последовательности (ТТНП), через который

 

продевается питающий кабель ЭД. Необходимо

 

отметить, что заземление оболочки кабеля

 

обязательно должно проходить через ТТНП во

 

избежание неправильных срабатываний защиты от

Защита от замыканий на корпус обмотки

наведенных блуждающих токов на оболочку кабеля.

IС

Собственный

емкостный

ток

статора

присоединения

складывается

из

собственного

 

емкостного тока

кабельной

линии

IС,КЛЭП

и

собственного емкостного тока электродвигателя

IС,ДВ IС = IС,КЛЭП + IС, ДВ

, где

IС ,КЛЭП = IС ,УД l

и

IС, ДВ = 2 π f 3 CДВUФ, IС, УД ― утроенная величина собственного емкостного тока одного километра

КЛЭП, l ― длина КЛЭП, UФ ― фазное напряжение, f ― промышленная частота, CДВ ― емкость двигателя, которая для неявнополюсных синхронных и асинхронных ЭД с короткозамкнутым ротором может быть

рассчитана по формуле

 

0,0187 SНОМ , ДВ 106

для остальных ЭД

C ДВ =

 

40 4 SНОМ3 ,ДВ 109

,

CДВ =

1,2

UНОМ ( 1 + 0,08 UНОМ )

 

3

(UНОМ + 3,6 ) 3 nНОМ

 

 

 

 

 

где SНОМ,ДВ ― номинальная мощность ЭД, МВА; UНОМ ― номинальное линейное напряжение ЭД, кВ; nНОМ ― номинальная частота вращения ЭД, об/мин.

Принципиальная схема защиты от замыкания обмотки статора на корпус приведена на рис. 7.7. Здесь ТА2 ― ТТНП.

Защита от замыкания обмотки статора на корпус

Защита срабатывает на отключение без выдержки времени (если это необходимо по условиям технологии ― взрыво- и пожароопасные помещения) или с выдержкой времени tС,З = 1...2 с.; так как на

промышленных предприятиях на механизмах может присутствовать опасно высокий потенциал прикосновения.

Коэффициент чувствительности защиты в сетях с изолированной нейтралью рассчитывается по

выражению kЧ

=

ICΣ IC

2 .

 

 

 

IC ,З

23. Защита электродвигателя от несимметричного режима и обрыва фазы.

Несимметричный работа двигателя может возникнуть:

от внешних факторов, вызванных несимметричным питанием при несимметричных КЗ или несимметричных нагрузок;

от внутренних факторов, вызванных витковыми замыканиями.

Внесимметричном режиме токи статора электродвигателя можно разложить на симметричные составляющие прямой и обратной последовательности. Токи прямой последовательности создают магнитное поле, вращающееся с синхронной угловой скоростью в ту же сторону, что и ротор двигателя. Поле обратной последовательности также вращается с синхронной угловой скоростью, но в противоположную сторону.

Поле обратной последовательности оказывает тепловое и механическое воздействие на ЭД. Тепловое воздействие обусловлено дополнительными потерями в роторе, которые особенно сильно проявляются при номинальной частоте вращения ротора. При этом в замкнутых контурах ротора наводятся токи с частотой порядка 100 Гц, вызывающие усиленный разогрев элементов на поверхности неявнополюсного ротора (пазовые клинья, зубцы ротора, бандажные кольца, особенно в торцевых зонах, в местах контакта указанных элементов). Синхронные двигатели с явнополюсным ротором и, в меньшей степени, асинхронные нагреваются токами двойной частоты либо из-за наличия специальной обмотки возбуждения, либо из-за наличия короткозамкнутой обмотки на роторе.

Механическое воздействие обусловлено появлением знакопеременного электромагнитного момента и проявляется в виде усиленной вибрации элементов статора и ротора. Наибольшие механические воздействия испытывают сварные швы, крепящие клинья активной стали к полкам корпуса, и лобовые части обмотки статора, особенно места их выхода из пазов.

Для АД допустимо значение U2* более 2% и в соответствии со стандартом должно рассчитываться с учетом отклонения напряжения прямой последовательности, гармоник напряжения и коэффициента

загрузки KЗ. Расчет показывает, что при отсутствии гармоник и отклонений напряжения при номинальной нагрузке двигателя допустимое значение U2* составляет примерно 2,3—4,5% при медленных изменениях U2

и4,82—7,8% при быстрых изменениях U2

Допустимость продолжительного несимметричного режима мощных синхронных машин в соответствии с отечественной практикой эксплуатации определяется неравенством токов в фазах, т. е. арифметической разностью токов. Явнополюсные машины, допускают длительную несимметрию, если ток ни в одной из фаз не превышает номинального значения, а арифметическая разность 20% номинального тока статора при воздушном охлаждении обмотки статора. Нсявнополюсные машины, например синхронные турбодвигатели, исходя из наибольшей длительно допустимой температуры для стали

зубцов ротора, торцевых клиньев и обмотки возбуждения (+130°С) допускают длительную работу при токе обратной последовательности I2=0,08IНОМ и токах в фазах, не превышающих номинальный.

Асинхронные двигатели допускают примерно такую же несимметрию, как и синхронные неявнополюсные машины.

24. Защита электродвигателей напряжением до 1000 В.

Защита предохранителями АД

Основным условием, определяющим выбор предохранителей для защиты асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, является отстройка от пускового тока. Отстройка плавких вставок от пусковых токов выполняется по времени: пуск двигателя должен полностью закончиться раньше, чем вставка расплавится под действием пускового тока.

Опытом эксплуатации установлено правило: для надежной работы вставок пусковой ток не должен превышать половины тока, который может расплавить вставку за время пуска. Все двигатели разбиты на две группы по времени и частоте пуска.

Двигателями с легким пуском считаются двигатели вентиляторов, насосов, металлорежущих станков и т.п., пуск которых заканчивается за 2 — 5 с, пускаются эти двигатели редко, менее 15 раз в 1 ч.

К двигателям с тяжелым пуском относятся двигатели подъемных кранов, центрифуг, шаровых мельниц, пуск которых продолжается более 10 с, а также двигатели, которые пускаются очень часто — более 15 раз в 1 ч. К этой категории относят и двигатели с более легкими условиями пуска, но особо ответственные, для которых совершенно недопустимо ложное перегорание вставки при пуске.

Выбор номинального тока плавкой вставки для отстройки от пускового тока производится по выражению:

I

IВС Пk, где IП,Д — пусковой ток двигателя, определяемый по паспорту, каталогам или

непосредственным измерением; k — коэффициент, определяемый условиями пуска и равный для двигателей с легким пуском 2,5, а для двигателей с тяжелым пуском 1,6 — 2

Защита автоматическими выключателями АД

Токовая отсечка. Токовую отсечку выключателя отстраивают от пускового тока электродвигателя, который состоит из периодической составляющей, почти неизменной в течение всего времена пуска, и апериодической составляющей, затухающей в течение нескольких периодов. В каталогах приводится только значение периодической составляющей пускового тока IПУСК,ДВ. Несрабатывание отсечки при пуске

электродвигателя

обеспечивается

выбором

тока

срабатывания

по

выражению

IC ,O = 1,05kЗkАkР IПУСК , ДВ = kН IПУСК ,ДВ , где kH

=1,05kЗkAkР — коэффициент

надежности отстройки

отсечки от пускового тока электродвигателя; 1,05 — коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме напряжение может быть на 5 % выше номинального напряжения электродвигателя; k3 — коэффициент запаса; kа — коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пусковом токе электродвигателя; kp — коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки.

Наилучшая защита от перегрузки обеспечивается, если удается подобрать выключатель, имеющий IН,РАСЦ = IН,ДВ. В этом случае, имея в виду, что для термобиметаллических тепловых реле kВ=1, ток срабатывания защиты (пограничный ток) составит IC ,П = kН IН ,РАСЦ = kН IН ,ДВ

Для защиты АД современными автоматическими выключателями берутся выключатели класса D, у которых

kOТС =

IC ,O

= 10...20

 

 

IН ,РАСЦ