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

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

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.

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

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

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,Д , 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

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