6, die den Motor vor Kurzschluss schützt. Schutz von Elektromotoren vor Notfall- und anormalen Modi

Motorüberlastung tritt in folgenden Fällen auf:

Bei längerem Anlauf oder Selbstanlauf;

aus technologischen Gründen und Überlastung der Mechanismen;

Als Ergebnis einer Unterbrechung in einer Phase;

Im Falle einer Beschädigung des mechanischen Teils des Elektromotors oder Mechanismus, verursacht dies eine Erhöhung des Drehmoments M s und ein Abbremsen des Elektromotors.

Überlastungen sind stabil und kurzfristig. Für den Elektromotor sind nur stabile Überlastungen gefährlich.

Eine deutliche Erhöhung des Motorstroms ergibt sich auch bei einem Phasenausfall, der beispielsweise bei durch Sicherungen geschützten Elektromotoren auftritt, wenn eine davon durchbrennt. Bei Nennlast beträgt die Erhöhung des Statorstroms je nach Parameter des Elektromotors im Falle eines Phasenausfalls ungefähr (1,6 ÷ 2,5) I nom. Diese Überlastung ist nachhaltig. Ebenfalls stabil sind Überströme, die durch mechanische Beschädigung des Elektromotors oder des von ihm gedrehten Mechanismus und Überlastung des Mechanismus verursacht werden.

Die Hauptgefahr von Überströmen für einen Elektromotor ist die damit einhergehende Erwärmung einzelner Teile und vor allem der Wicklungen. Ein Temperaturanstieg beschleunigt den Verschleiß der Wicklungsisolation und verkürzt die Lebensdauer des Motors.

Bei der Entscheidung über die Installation eines Überlastschutzes am Elektromotor und die Art seiner Wirkung orientieren sie sich an den Betriebsbedingungen.

Bei Elektromotoren von Mechanismen, die keinen technologischen Überlastungen unterliegen (z. B. Elektromotoren der Zirkulation, Speisepumpen usw.) und keine schwierigen Start- oder Selbststartbedingungen haben, ist kein Überlastschutz installiert.

An technologisch überlasteten Elektromotoren (z. B. Elektromotoren von Mühlen, Brechern, Baggerpumpen usw.) sowie an Elektromotoren, die nicht selbst gestartet werden können, muss ein Überlastschutz installiert werden.

Der Überlastschutz wird mit einer Abschaltaktion ausgeführt, falls der Selbststart der Elektromotoren nicht gewährleistet ist oder die technologische Überlastung nicht aus dem Mechanismus entfernt werden kann, ohne den Elektromotor zu stoppen.

Der Motorüberlastschutz wird durch eine Aktion beim Entladen des Mechanismus oder durch ein Signal ausgeführt, wenn die technologische Überlast automatisch oder manuell durch Personal vom Mechanismus entfernt werden kann, ohne den Mechanismus anzuhalten, und die Elektromotoren unter der Aufsicht des Personals stehen.

Bei Elektromotoren von Mechanismen, die sowohl eine Überlast haben können, die während des Betriebs des Mechanismus beseitigt werden kann, als auch eine Überlast, die nicht beseitigt werden kann, ohne den Mechanismus anzuhalten, ist es ratsam, einen Überstromschutz mit einer kürzeren Zeitverzögerung für das Entladen vorzusehen Mechanismus (wenn möglich) und eine längere Zeitverzögerung für das Abschalten des Elektromotors . Verantwortliche Elektromotoren für den Hilfsbedarf von Kraftwerken stehen unter ständiger Aufsicht des diensthabenden Personals, daher erfolgt ihr Schutz vor Überlastung hauptsächlich mit der Einwirkung auf das Signal.

Schutz mit Thermorelais. Thermorelais, die auf die im Widerstand ihres Heizelements freigesetzte Wärmemenge ansprechen, können besser als andere eine Charakteristik liefern, die sich der Überlastcharakteristik eines Elektromotors annähert.

Überlastschutz mit Stromrelais. Zum Schutz von Elektromotoren vor Überlastung werden üblicherweise Überstromschutzeinrichtungen mit Stromrelais mit begrenzter Zeitverzögerungscharakteristik des Typs RT-80 oder Überstromschutzeinrichtungen verwendet, die aus einer Kombination von Sofortstromrelais und Zeitrelais bestehen.

Sowohl AC- als auch DC-Motoren müssen vor Kurzschlüssen, thermischer Überhitzung und Überlastung geschützt werden, die durch Notsituationen oder Fehlfunktionen verursacht werden, bei denen sie die Kraftwerke sind. Um solche Situationen zu verhindern, stellt die Industrie verschiedene Arten von Geräten her, die sowohl einzeln als auch in Kombination mit anderen Mitteln eine Motorschutzeinheit bilden.

Möglichkeiten zum Schutz von Elektromotoren vor Überlastung

Darüber hinaus enthalten moderne Schaltungen zwangsläufig Elemente, die darauf ausgelegt sind, elektrische Geräte im Falle eines Stromausfalls einer oder mehrerer Stromphasen umfassend zu schützen. In solchen Anlagen werden zur Beseitigung von Notsituationen und zur Schadensminimierung im Eintrittsfall die in den „Elektroinstallationsregeln“ (PUE) vorgesehenen Maßnahmen durchgeführt.

Motorabschaltung durch Stromthermorelais

Um den Ausfall von asynchronen Elektromotoren zu verhindern, die in Mechanismen, Maschinen und anderen Geräten verwendet werden, bei denen es möglich ist, die Belastung des mechanischen Teils des Motors im Falle eines Prozessausfalls zu erhöhen, werden thermische Überlastschutzvorrichtungen verwendet. Die in der obigen Abbildung dargestellte thermische Überlastschutzschaltung umfasst ein thermisches Relais für den Elektromotor, der das Hauptgerät ist, das eine sofortige oder zeitgesteuerte Unterbrechung des Stromkreises implementiert.

Das Elektromotorrelais besteht strukturell aus einem einstellbaren oder genau eingestellten Zeiteinstellmechanismus, Schützen und einer elektromagnetischen Spule und einem Thermoelement, das ein Sensor für das Auftreten kritischer Parameter ist. Geräte können zusätzlich zur Reaktionszeit durch die Größe der Überlast reguliert werden, was die Anwendungsmöglichkeiten erweitert, insbesondere für solche Mechanismen, bei denen je nach technologischem Prozess eine kurzfristige Erhöhung der Belastung der Mechanik auftritt Teil des Elektromotors möglich.
Zu den Nachteilen des Betriebs von Thermorelais gehört die Wiederbereitschaftsfunktion, die durch automatische Selbstrückstellung oder manuelle Steuerung realisiert wird und dem Betreiber kein Vertrauen in eine unbefugte Inbetriebnahme der elektrischen Anlage nach dem Betrieb gibt.

Die Motorstartschaltung wird mit den Start-, Stopp-Tasten und einem elektromagnetischen Starter ausgeführt, dessen Stromversorgung die Spule steuert, wie in der Abbildung dargestellt. Der Start erfolgt über die Starterkontakte, die schließen, wenn Spannung an die magnetische Starterspule angelegt wird.

In dieser Schaltung ist der Stromschutz des Elektromotors realisiert, diese Funktion übernimmt ein Thermorelais, das bei Überschreitung des durch alle, zwei oder eine der Leistungsphasen fließenden Nennstroms einen der Wicklungsanschlüsse von Masse trennt. Das Schutzrelais trennt die Last auch bei einem Kurzschluss in den Stromkreisen zum Elektromotor. Die thermische Schutzeinrichtung arbeitet nach dem Prinzip der mechanischen Öffnung der Steuerklemmen durch Erwärmung der entsprechenden Elemente.

Es gibt andere Vorrichtungen zum Abschalten des Elektromotors bei Kurzschlussströmen in den Stromleitungen und Steuerkreisen. Es gibt sie in mehreren Typen, von denen jeder eine fast augenblickliche Reißwirkung ohne vorübergehende Pause erzeugt. Zu diesen Geräten gehören Sicherungen, elektrische sowie elektromagnetische Relais.

Verwendung spezieller elektronischer Geräte

Es gibt ausgeklügelte Motorschutzwerkzeuge, die von erfahrenen Ingenieuren bei der Auslegung elektrischer Anlagen eingesetzt werden und gleichzeitig Notsituationen entgegenwirken sollen, wie z Stromkreis zur Erde in Systemen mit isoliertem Neutralleiter .

Diese schließen ein:

• Frequenzumrichter,

• Softstarter,

• kontaktlose Geräte.

Einsatz von Frequenzumrichtern

Die in der folgenden Abbildung als Teil des Frequenzumrichters implementierte Motorschutzschaltung sorgt dafür, dass die Hardwarefähigkeiten des Geräts dem Ausfall des Motors entgegenwirken, indem der Strom während des Starts, Stopps und Kurzschlusses automatisch reduziert wird. Zusätzlich ist der Schutz des Elektromotors durch einen Frequenzumrichter durch Programmierung individueller Funktionen möglich, wie z. B. die Ansprechzeit des Thermoschutzes, der vom Motortemperaturregler aktiviert wird.

Der Frequenzumrichter verfügt im Rahmen seiner Funktionen auch über eine Strahlerschutzregelung und -korrektur für Über- und Unterspannung, die in Netzen durch Fremdeinwirkung verursacht werden können.

Zu den Merkmalen der Steuerung des Betriebs von Elektromotoren in einem System mit Frequenzumrichtern gehört die Möglichkeit der Fernsteuerung von einem Personalcomputer, der gemäß einem Standardprotokoll angeschlossen ist, und die Signalübertragung an Hilfssteuerungen, die gemeinsame Prozesssignale verarbeiten. Mehr über die Funktionen von Frequenzumrichtern erfahren Sie im Artikel über.

Softstarter und SIEP

Mit der Reduzierung der Kosten von Geräten, in denen die neuesten Halbleiterelemente verwendet werden, wird es ratsam, Softstarter und berührungslose Schutzsysteme zum Schutz von asynchronen Elektromotoren zu verwenden.

Eine der gebräuchlichsten Methoden zum Schutz von dreiphasigen Elektromotoren, sowohl mit Käfigläufer als auch mit Phasenläufer, sind elektronische berührungslose Schutzsysteme (EPS). Nachfolgend ist das Funktionsschaltbild dargestellt, das beispielhaft die Umsetzung des Motorschutzgerätes SIEP zeigt.

SIEP schützt Elektromotoren im Falle eines Bruchs eines Phasendrahts, eines Anstiegs des Stroms über den Nennstrom hinaus, eines mechanischen Blockierens des Ankers (Rotors) und einer unzulässigen Spannungsasymmetrie zwischen den Phasen. Die Realisierung von Funktionen ist möglich, wenn Shunts und Stromwandler L1, L2 und L3 in der Schaltung verwendet werden.

Darüber hinaus können die Systeme zusätzliche Optionen enthalten, wie z. B. Isolationswiderstandsüberwachung vor dem Start, Ferntemperatursensoren und Unterstromschutz.

Die Vorteile von SIEP gegenüber Frequenzumrichtern sind die direkte Datenerfassung durch induktive Sensoren, wodurch die Ansprechverzögerung entfällt, sowie relativ geringe Kosten, sofern die Geräte einen Schutzzweck haben.

Ein Elektromotor ist wie jedes elektrische Gerät nicht vor Notsituationen gefeit. Werden Maßnahmen nicht rechtzeitig ergriffen, d.h. Überlastschutz des Elektromotors ist nicht installiert, dann kann sein Ausfall zum Ausfall anderer Elemente führen.

( ArticleToC: enabled=yes )

Die Problematik des zuverlässigen Schutzes von Elektromotoren sowie der Geräte, in denen sie verbaut sind, ist auch in unserer Zeit aktuell. Dies gilt vor allem für Unternehmen, in denen häufig gegen die Regeln für den Betrieb von Mechanismen verstoßen wird, was zu Überlastungen abgenutzter Mechanismen und Unfällen führt.

Um Überlastungen zu vermeiden, ist es notwendig, einen Schutz zu installieren, d. H. Geräte, die rechtzeitig reagieren und einen Unfall verhindern können.

Da der Asynchronmotor am weitesten verbreitet ist, wollen wir an dessen Beispiel überlegen, wie der Motor vor Überlastung und Überhitzung geschützt werden kann.

Für sie sind fünf Arten von Unfällen möglich:

• Unterbrechung in der Phasenstatorwicklung (OF). Bei 50 % der Unfälle liegt eine Situation vor;
• Bremsen des Rotors, das in 25% der Fälle auftritt (ZR);
• Abnahme des Widerstands in der Wicklung (PS);
• schlechte Motorkühlung (ABER).

Bei allen aufgeführten Unfallarten droht ein Motorschaden, da dieser überlastet ist. Wenn kein Schutz installiert ist, steigt der Strom für lange Zeit an. Aber sein starkes Wachstum kann während eines Kurzschlusses auftreten. Basierend auf dem möglichen Schaden wird der Schutz des Elektromotors vor Überlastung ausgewählt.

Arten des Überlastschutzes

Es gibt mehrere davon:

• Thermal;
• Strom;
• Temperatur;
• phasenempfindlich usw.

Zum ersten, d.h. Der thermische Schutz des Elektromotors umfasst die Installation eines thermischen Relais, das den Kontakt bei Überhitzung öffnet.

Thermischer Überlastschutz, der auf steigende Temperaturen reagiert. Für die Installation benötigen Sie Temperatursensoren, die den Stromkreis bei starker Erwärmung der Motorteile öffnen.

Stromschutz, der minimal und maximal sein kann. Sie können einen Überlastschutz realisieren, indem Sie ein Stromrelais verwenden. In der ersten Version wird das Relais aktiviert, das den Stromkreis öffnet, wenn der zulässige Stromwert in der Statorwicklung überschritten wird.

Im zweiten Fall reagieren die Relais auf das Verschwinden des Stroms, verursacht beispielsweise durch einen offenen Stromkreis.

Wirksamer Schutz des Elektromotors vor steigendem Strom in der Statorwicklung, daher erfolgt eine Überhitzung mit einem Leistungsschalter.

Der Motor kann aufgrund von Überhitzung ausfallen.

Warum passiert das? Wenn man sich an den Physikunterricht in der Schule erinnert, versteht jeder, dass der Strom, der durch einen Leiter fließt, ihn aufheizt. Der Elektromotor wird bei dem Nennstrom, dessen Wert auf dem Gehäuse angegeben ist, nicht überhitzen.

Wenn aus verschiedenen Gründen der Strom in der Wicklung zu steigen beginnt, droht der Motor zu überhitzen. Wenn keine Maßnahmen ergriffen werden, fällt es aufgrund eines Kurzschlusses zwischen den Leitern aus, deren Isolierung geschmolzen ist.

Daher ist es notwendig, das Anwachsen des Stroms zu verhindern, d. h. Installieren Sie ein Thermorelais - effektiver Schutz des Motors vor Überhitzung. Strukturell handelt es sich um einen thermischen Auslöser, dessen Bimetallplatten sich unter Wärmeeinfluss verbiegen und den Stromkreis öffnen. Um die thermische Abhängigkeit zu kompensieren, verfügt das Relais über einen Kompensator, wodurch eine Rückwärtsauslenkung auftritt.

Die Skala des Relais ist in Ampere kalibriert und entspricht dem Wert des Nennstroms und nicht dem Wert des Betriebsstroms. Je nach Ausführung werden die Relais auf Schirmen, auf Magnetstartern oder in einem Gehäuse montiert.

Richtig ausgewählt, verhindern sie nicht nur eine Überlastung des Elektromotors, sondern auch ein Phasenungleichgewicht und ein Blockieren des Rotors.

Motorschutz für Autos

Eine Überhitzung des Elektromotors droht Autofahrern auch mit Hitzeeinbruch und sogar mit Folgen unterschiedlicher Komplexität - von einer Fahrt, die abgesagt werden muss, bis zu einer Generalüberholung des Motors, die den Kolben im Zylinder durch Überhitzung erfassen kann oder den Kopf verformen.

Während der Fahrt wird der Elektromotor durch den Luftstrom gekühlt, und wenn das Auto in einen Stau gerät, passiert dies nicht, was zu einer Überhitzung führt. Um es rechtzeitig zu erkennen, sollten Sie regelmäßig auf den Temperatursensor (falls vorhanden) schauen. Sobald sich der Pfeil im roten Bereich befindet, müssen Sie sofort anhalten, um die Ursache zu ermitteln.

Sie können das Signal der Notlichtlampe nicht vernachlässigen, denn dahinter riecht es nach gekochtem Kühlmittel. Dann tritt Dampf unter der Motorhaube aus, was auf eine kritische Situation hinweist.

Wie kann man in einer ähnlichen Situation sein? Stoppen Sie, indem Sie den Elektromotor ausschalten und warten, bis das Kochen aufhört, öffnen Sie die Haube. Dies dauert in der Regel bis zu 15 Minuten. Wenn keine Anzeichen von Leckagen vorhanden sind, füllen Sie Flüssigkeit in den Kühler und versuchen Sie, den Motor zu starten. Wenn die Temperatur stark ansteigt, bewegen sie sich vorsichtig, um den Grund für einen Diagnosedienst herauszufinden.

Gründe für Überhitzung

An erster Stelle stehen Kühlerstörungen. Dies können sein: einfache Verschmutzung mit Pappelflusen, Staub, Laub. Das Entfernen der Verschmutzung wird das Problem lösen. Problematischer ist die innere Verschmutzung des Kühlers - Ablagerungen, die bei der Verwendung von Dichtmitteln auftreten.

Die Lösung besteht darin, dieses Element zu ersetzen.

Dann folgen:

• Druckentlastung des Systems durch einen gerissenen Schlauch, unzureichend angezogene Schellen, eine Fehlfunktion des Heizungshahns, eine gealterte Pumpendichtung usw.;
• Thermostat oder Wasserhahn defekt. Dies lässt sich leicht feststellen, wenn man bei heißem Motor vorsichtig am Schlauch oder Kühler tastet. Wenn der Schlauch kalt ist, liegt das am Thermostat und muss ersetzt werden;
• Eine Pumpe, die ineffizient ist oder überhaupt nicht funktioniert. Dies führt zu einer schlechten Zirkulation durch das Kühlsystem;
• Defekter Lüfter, d.h. lässt sich aufgrund eines defekten Motors, einer Kupplung, eines Sensors oder eines losen Kabels nicht einschalten. Ein nicht rotierendes Laufrad führt auch zu einer Überhitzung des Motors;
• Schließlich unzureichende Abdichtung des Brennraums. Dies sind die Folgen einer Überhitzung, die zum Abbrand der Kopfdichtung, zur Rissbildung und zur Verformung von Zylinderkopf und Laufbuchse führt. Wenn am Kühlmittelbehälter ein Leck erkennbar ist, das zu einem starken Druckanstieg beim Kühlstart führt, oder sich im Kurbelgehäuse eine ölige Emulsion gebildet hat, ist dies der Grund.

Um nicht in eine ähnliche Situation zu geraten, müssen vorbeugende Maßnahmen ergriffen werden, die Sie vor Überhitzung und Ausfällen bewahren können. Das "schwache Glied" wird durch die Eliminationsmethode bestimmt, d.h. Überprüfen Sie verdächtige Details nacheinander.

Eine Überhitzung kann durch eine falsch gewählte Betriebsart verursacht werden, d.h. niedriger Gang und hohe Drehzahl.

Schutz vor Überhitzung des Motorrades

Motor - Fahrradrad wird auch nach "übertragener" Überhitzung unbrauchbar. Wenn Sie an einem heißen Tag einige Zeit mit maximaler Leistung und Höchstgeschwindigkeit fahren, überhitzen die Wicklungen des Motorrads und beginnen zu schmelzen, wie bei jedem Elektromotor, der einer Überlastung ausgesetzt ist.

Als nächstes ist ein Kurzschluss an der Reihe und stoppt den Motor, um dessen Leistung wiederherzustellen, muss zurückgespult werden. Um dies zu verhindern, gibt es Hochleistungsregler, die das Drehmoment erhöhen. Die Reparatur eines ausgefallenen Motorrads ist eine teure Operation, deren finanzielle Kosten dem Kauf eines neuen entsprechen.

Es wäre theoretisch möglich, einen Wärmesensor zu installieren, der keine Überhitzung zulässt, aber die Hersteller tun dies aus einer Reihe von Gründen nicht. Einer davon ist die Kompliziertheit des Steuerungsdesigns und die Erhöhung der Kosten des Motorrads als Ganzes. Eines bleibt - die Steuerung entsprechend der Leistung des Motorrads sorgfältig auszuwählen.

Video: Überhitzung des Motors, Ursachen der Überhitzung.

Schutz von Elektromotoren.

Schadensarten und anormale Betriebsweisen von ED.

Schäden an Elektromotoren. In den Wicklungen von Elektromotoren können Erdschlüsse einer Statorphase, Windungsschlüsse und mehrphasige Kurzschlüsse auftreten. Erdschlüsse und mehrphasige Fehler können auch an Motorklemmen, Kabeln, Kupplungen und Trichtern auftreten. Kurzschlüsse in Elektromotoren gehen mit dem Durchgang hoher Ströme einher, die die Isolierung und das Kupfer der Wicklungen, den Stahl des Rotors und des Stators zerstören. Um Elektromotoren vor mehrphasigen Kurzschlüssen zu schützen, wird ein Stromunterbrechungs- oder Längsdifferentialschutz verwendet, der beim Abschalten wirkt.

Einphasige Erdschlüsse in den Statorwicklungen von Elektromotoren mit einer Spannung von 3-10 kV sind im Vergleich zu Kurzschlüssen weniger gefährlich, da sie mit dem Durchgang von Strömen von 5-20 A einhergehen, bestimmt durch den kapazitiven Strom der Netzwerk. In Anbetracht der relativ geringen Kosten von Elektromotoren mit einer Leistung von weniger als 2000 kW ist bei ihnen ein Erdschlussschutz bei einem Erdschlussstrom von mehr als 10 A und bei Elektromotoren mit einer Leistung von mehr als 2000 kW installiert - mit einem Erdschlussstrom von mehr als 5 A wirkt der Schutz abschaltend.

Schutz gegen Wicklungskreise an Elektromotoren ist nicht installiert. Die Behebung derartiger Schäden übernehmen andere Motorschutzsysteme, da Spulenfehler in den meisten Fällen mit einem Erdschluss einhergehen oder in einen mehrphasigen Kurzschluss übergehen.

Elektromotoren mit einer Spannung von bis zu 600 V werden durch Sicherungen oder schnelle elektromagnetische Auslöser von automatischen Schaltern vor Kurzschlüssen aller Art (einschließlich einphasiger) geschützt.

anormale Betriebsweisen. Die Hauptart des abnormalen Betriebs von Elektromotoren ist ihre Überlastung mit Strömen, die größer als der Nennstrom sind. Zulässige Überlastzeit von Elektromotoren, von, wird durch den folgenden Ausdruck bestimmt:

Reis. 6.1. Die Abhängigkeit des Elektromotorstroms von der Rotordrehzahl.

wo k - die Multiplizität des Elektromotorstroms in Bezug auf den Nennwert; ABER - Koeffizient je nach Typ und Ausführung des Elektromotors: ABER == 250 - für geschlossene Elektromotoren mit großer Masse und Abmessungen, A = 150 - für offene Elektromotoren.

Eine Überlastung von Elektromotoren kann aufgrund einer Überlastung des Mechanismus (z. B. Verstopfung der Mühle oder eines Brechers mit Kohle, Verstopfung des Lüfters mit Staub oder Schlackenstücken aus der Entaschungspumpe usw.) und seiner Fehlfunktion (z. B. Lagerschäden usw.). Beim Anlaufen und Selbstanlauf von Elektromotoren fließen Ströme, die die Nennwerte deutlich überschreiten. Dies ist auf eine Verringerung des Widerstands des Elektromotors mit einer Verringerung seiner Drehzahl zurückzuführen. Motorstromabhängigkeit ich von der Drehzahl P bei einer konstanten Spannung an seinen Klemmen ist in Abb. 1 gezeigt. 6.1. Der Strom ist am höchsten, wenn der Motorrotor gestoppt ist; dieser Strom, Anlaufstrom genannt, ist um ein Vielfaches höher als der Nennstrom des Elektromotors. Der Überlastschutz kann auf ein Signal wirken, die Maschine entlasten oder den Motor abschalten. Nach dem Ausschalten des Kurzschlusses wird die Spannung an den Klemmen des Elektromotors wiederhergestellt und die Frequenz seiner Drehung beginnt zu steigen. In diesem Fall fließen große Ströme durch die Wicklungen des Elektromotors, deren Werte durch die Drehfrequenz des Elektromotors und die Spannung an seinen Klemmen bestimmt werden. Eine Verringerung der Drehzahl um nur 10-25% führt zu einer Verringerung des Widerstands des Elektromotors auf einen dem Anlaufstrom entsprechenden Mindestwert. Die Wiederherstellung des normalen Betriebs des Elektromotors nach dem Abschalten eines Kurzschlusses wird als Selbststart bezeichnet, und die dabei fließenden Ströme werden als Selbststartströme bezeichnet.

Alle Asynchronmotoren können ohne Beschädigungsgefahr selbst anlaufen und müssen daher gegen Selbstanlauf geschützt werden. Der unterbrechungsfreie Betrieb von Wärmekraftwerken hängt von der Möglichkeit und Dauer des Selbststarts von Asynchron-Elektromotoren der Hauptmechanismen ihres eigenen Bedarfs ab. Wenn aufgrund eines großen Spannungsabfalls der Selbststart aller in Betrieb befindlichen Elektromotoren nicht gewährleistet werden kann, müssen einige von ihnen abgeschaltet werden. Dazu wird ein spezieller Unterspannungsschutz verwendet, der unverantwortliche Elektromotoren abschaltet, wenn die Spannung an ihren Klemmen auf 60-70% der Nennspannung abfällt. Bei Unterbrechung einer der Phasen der Statorwicklung läuft der Elektromotor weiter. In diesem Fall nimmt die Rotordrehzahl etwas ab und die Wicklungen zweier unbeschädigter Phasen werden mit einem 1,5- bis 2-mal höheren Strom als dem Nennstrom überlastet. Motorschutz gegen Zweiphasenbetrieb wird nur bei abgesicherten Motoren eingesetzt, wenn Zweiphasenbetrieb zu Schäden am Motor führen kann.

In leistungsstarken Wärmekraftwerken werden häufig zweitourige Asynchron-Elektromotoren mit einer Spannung von 6 kV als Antrieb für Rauchabzüge, Saugzuggebläse und Umwälzpumpen eingesetzt. Diese Elektromotoren bestehen aus zwei unabhängigen Statorwicklungen, von denen jede über einen separaten Schalter verbunden ist, und beide Statorwicklungen können nicht gleichzeitig eingeschaltet werden, wofür in den Steuerkreisen eine spezielle Verriegelung vorgesehen ist. Durch die Verwendung solcher Elektromotoren können Sie Strom sparen, indem Sie ihre Drehzahl je nach Belastung des Geräts ändern. Bei solchen Elektromotoren sind zwei Relaisschutzsätze installiert.

Im Betrieb werden auch elektrische Antriebsschaltungen verwendet, die für die Drehung eines Mechanismus (z. B. einer Kugelmühle) durch zwei gepaarte Elektromotoren sorgen, die mit einem Schalter verbunden sind. In diesem Fall sind alle Schutzfunktionen für beide Motoren gleich, mit Ausnahme des Nullsystemstromschutzes, der für jeden Elektromotor vorgesehen ist und mit Stromrelais ausgeführt wird, die mit dem an jedem Kabel installierten Nullsystemstromwandler verbunden sind.

Schutz von Asynchronmotoren vor Phasenkurzschlüssen, Überlastungen und Erdschlüssen.

Zum Schutz vor mehrphasigen Kurzschlüssen von Elektromotoren bis 5000 kW wird üblicherweise eine Maximalstromabschaltung verwendet. Die einfachste Stromabschaltung kann mit direkt wirkenden Relais durchgeführt werden, die in den Leistungsschalterantrieb eingebaut sind. Bei einem indirekten Relais wird eines der beiden Schemata zum Anschließen des Stromwandlers und des Relais verwendet, wie in Abb. 6.2 und 6.3. Die Abschaltung erfolgt mit unabhängigen Stromrelais. Der Einsatz von Stromrelais mit abhängiger Kennlinie (Bild 6 3) ermöglicht den Schutz gegen Kurzschluss und Überlast mit denselben Relais. Der Abschaltbetriebsstrom wird gewählt - nach folgendem Ausdruck:

wo k cx - Schaltungskoeffizient gleich 1 für die Schaltung in Abb. 6.3 und v3 für die Schaltung in Abb. 6.2; ich start - der Anlaufstrom des Elektromotors.

Wenn der Relaisbetriebsstrom vom Einschaltstrom verstimmt ist, ist die Abschaltung normalerweise zuverlässig verstimmt und von. Strom, den der Elektromotor bei einem externen Kurzschluss an die Sektion sendet.

Den Nennstrom des Motors kennen ich nom und Multiplizität des Anlaufstroms k n in den Katalogen angegeben, können Sie den Anlaufstrom nach folgendem Ausdruck berechnen:

Reis. 6.2 Schema Elektromotorschutz durch Stromabschaltung mit einem unverzögerten Stromrelais: aber- Stromkreise, B- Betriebsgleichstromkreise

Wie aus dem Oszillogramm in Abb. 6.4, das den Anlaufstrom des Speisepumpenmotors zeigt, tritt im ersten Anlaufmoment eine kurzzeitige Spitze des Magnetisierungsstroms auf, die den Anlaufstrom des Elektromotors übersteigt. Um von dieser Spitze abzuweichen, wird der Abschaltbetriebsstrom unter Berücksichtigung des Zuverlässigkeitsfaktors ausgewählt: k n =1,8 für Relais vom Typ RT-40, die über ein Zwischenrelais betrieben werden; k n = 2 für Relaistypen IT-82, IT-84 (RT-82, RT-84), sowie für direkt wirkende Relais.

Reis. 6.3. Schutzschaltung des Elektromotors gegen Kurzschluss und Überlastung mit zwei Relais vom Typ RT-84: aber- Stromkreise, B- Betriebsgleichstromkreise.

T

Reis. 6 4. Oszillogramm des Anlaufstroms des Elektromotors.

Die Stromabschaltung von Elektromotoren bis 2000 kW Leistung sollte in der Regel nach der einfachsten und billigsten Einrelaisschaltung erfolgen (siehe Abb. 6.2). Der Nachteil dieser Schaltung ist jedoch die geringere Empfindlichkeit im Vergleich zur Abschaltung nach der Schaltung in Abb. 6.3, zu zweiphasigen Kurzschlüssen zwischen einer der Phasen, auf der ein Stromwandler installiert ist, und einer Phase ohne Stromwandler. Dies geschieht, weil der bei einer Einrelaisschaltung nach (6.1) erzeugte Abschaltbetätigungsstrom v3 mal größer ist als bei einer Zweirelaisschaltung. Daher wird bei Elektromotoren mit einer Leistung von 2000-5000 kW die Stromabschaltung von zwei Relais durchgeführt, um die Empfindlichkeit zu erhöhen. Auch bei Elektromotoren bis 2000 kW sollte eine Zwei-Relais-Abschaltschaltung verwendet werden, wenn der Empfindlichkeitsfaktor einer Ein-Relais-Schaltung für einen zweiphasigen Kurzschluss an den Motorausgängen kleiner als zwei ist.

Bei Elektromotoren mit einer Leistung von 5000 kW oder mehr ist ein Längsdifferentialschutz eingebaut, der eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Kurzschlüssen an den Klemmen und in den Wicklungen von Elektromotoren bietet. Dieser Schutz wird in einer zweiphasigen oder dreiphasigen Version mit einem Relais vom Typ RNT-565 (ähnlich dem Schutz von Generatoren) durchgeführt. Auslösestrom wird empfohlen, 2 zu nehmen ich nom.

Da der Zweiphasenschutz nicht auf Doppelerdschlüsse reagiert, tritt einer davon in der Motorwicklung auf der Phase auf IN , bei denen kein Stromwandler vorhanden ist, wird zusätzlich ein spezieller Schutz gegen Doppelschaltung ohne Zeitverzögerung eingebaut.

ÜBERSPANNUNGSCHUTZ

Ein Überlastschutz wird nur an technologisch überlasteten Elektromotoren (Mühlenlüfter, Rauchabzüge, Mühlen, Brecher, Förderpumpen usw.) installiert, normalerweise mit Auswirkung auf ein Signal oder einen Entlademechanismus. So kann zum Beispiel an den Elektromotoren von Schachtmühlen ein Schutz wirken, um den Elektromotor des Kohlezufuhrmechanismus abzuschalten, wodurch ein Blockieren der Mühle mit Kohle verhindert wird.

Der Überlastschutz soll den Motor, an dem er angebaut ist, nur dann abschalten, wenn die Ursache der Überlastung nicht beseitigt werden kann, ohne den Motor zu stoppen. Der Einsatz eines Überlastschutzes mit Auslösewirkung ist auch in unbemannten Anlagen sinnvoll.

Als Auslösestrom des Überlastschutzes wird angenommen:

wo k n = 1,1-1,2.

In diesem Fall kann das Überlastschutzrelais vom Einschaltstrom ansprechen, daher wird angenommen, dass die Schutzzeitverzögerung 10–20 s beträgt, je nach Verstimmungsbedingung ab der Motorstartzeit. Der Überlastschutz wird durch ein induktives Element vom Typ IT-80 (RT-80) realisiert (siehe Abbildung 6.3). Wenn der Elektromotor bei Überlast abgeschaltet werden muss, werden in der Schutzschaltung Relais vom Typ IT-82 (RT-82) verwendet. Bei Elektromotoren, deren Überlastschutz nicht auslösend wirken soll, empfiehlt es sich, ein Relais mit zwei Kontaktpaaren vom Typ IT-84 (RT-84) zu verwenden, das ein separates Trenn- und Induktionselement bietet.

Bei einer Reihe von Elektromotoren (Rauchabzüge, Zugventilatoren, Mühlen), deren Durchlaufzeit 30-35 s beträgt, wird die Überlastschutzschaltung mit dem Relais RT-84 durch das Zeitrelais EV-144 ergänzt, das zum Tragen kommt Aktion nach dem Schließen des aktuellen Relaiskontakts. In diesem Fall kann die Schutzzeitverzögerung auf bis zu 36 s erhöht werden. Für den Überlastschutz von Hilfselektromotoren wurde kürzlich eine Schutzschaltung mit einem Stromrelais vom Typ RT-40 und einem Zeitrelais vom Typ EV-144 und für Elektromotoren mit einer Startzeit von mehr als 20 s verwendet , ein Zeitrelais vom Typ VL-34 (mit einer Skala von 1 -100 s).

Unterspannungsschutz.

Nach Abschaltung des Kurzschlusses laufen die an dem Abschnitt oder Sammelschienensystem angeschlossenen Elektromotoren, an denen während des Kurzschlusses der Spannungsabfall aufgetreten ist, selbst an. Selbstanlaufströme, die um ein Vielfaches höher sind als die Nennströme, fließen durch die Versorgungsleitungen (oder Transformatoren) ihres eigenen Bedarfs. Infolgedessen sinkt die Spannung an den Hilfsbussen und folglich an den Elektromotoren so stark ab, dass das Drehmoment an der Motorwelle möglicherweise nicht ausreicht, um sie umzudrehen. Der Selbststart von Elektromotoren darf nicht erfolgen, wenn die Sammelschienenspannung unter 55-65 % liegt. ich nom. Um den Selbststart der kritischsten Elektromotoren zu gewährleisten, ist ein Unterspannungsschutz installiert, der nicht unbedingt erforderliche Elektromotoren abschaltet, deren Abwesenheit den Produktionsprozess für einige Zeit nicht beeinträchtigt. Gleichzeitig sinkt der Gesamtselbststartstrom und die Spannung an den Hilfsbussen steigt, was den Selbststart kritischer Elektromotoren sicherstellt.

In manchen Fällen schaltet der Unterspannungsschutz bei längerer Spannungslosigkeit auch kritische Elektromotoren ab. Dies ist insbesondere zum Starten der AVR-Schaltung von Elektromotoren sowie produktionstechnisch erforderlich. So ist es beispielsweise bei einem Ausfall aller Rauchabzüge erforderlich, die Mühle abzuschalten und Ventilatoren und Staubzuführungen zu sprengen; im Falle des Stopps von Gebläsen - Mühlenventilatoren und Staubzuführungen. Die Abschaltung kritischer Elektromotoren durch Unterspannungsschutz erfolgt auch in Fällen, in denen ihr Selbstanlauf aus Sicherheitsgründen oder wegen der Gefahr einer Beschädigung der angetriebenen Mechanismen nicht akzeptabel ist.

Der einfachste Unterspannungsschutz kann mit einem Spannungsrelais ausgeführt werden, das an verkettete Spannung angeschlossen ist. Diese Schutzausführung ist jedoch unzuverlässig, da bei Unterbrechungen der Spannungskreise eine Fehlabschaltung der Elektromotoren möglich ist. Daher wird nur bei Verwendung eines direkt wirkenden Relais eine Einzelrelais-Schutzschaltung verwendet.Um eine falsche Schutzauslösung bei einem Spannungskreisausfall zu verhindern, werden spezielle Schaltungen zum Einschalten eines Spannungsrelais verwendet. Eines dieser Schemata für vier Elektromotoren, entwickelt bei Tyazhpromelectroproekt, ist in Abb. 6.5. Direktgesteuertes Unterspannungsrelais KVT1-KVT4 an verkettete Spannungen angeschlossen ab Und v. Chr. Um die Zuverlässigkeit des Schutzes zu erhöhen, werden diese Relais getrennt von Geräten und Zählern gespeist, die über einen dreiphasigen Leistungsschalter an Spannungskreise angeschlossen sind SF3 mit unverzögerter elektromagnetischer Auslösung (zwei Phasen des Leistungsschalters werden verwendet).

Phase IN Spannungskreise werden nicht taub, sondern über eine Schmelzsicherung geerdet fv, Es schließt die Möglichkeit von einphasigen Kurzschlüssen in Spannungskreisen aus und erhöht auch die Zuverlässigkeit des Schutzes. Phasengleich ABER Schutz eingebauter einphasiger Leistungsschalter SFI mit elektromagnetischer Sofortauslösung und in Phase VON - Leistungsschalter mit verzögerter thermischer Auslösung. Zwischen Phasen ABER Und VON Ein Kondensator C mit einer Kapazität von etwa 30 uF ist enthalten, dessen Zweck unten angegeben ist.

Reis. 6 5. Unterspannungsschutzschaltung mit direkt wirkendem Relais Typ RNV

Im Falle einer Beschädigung in den Spannungskreisen verhält sich der betreffende Schutz wie folgt. Der Kurzschluss einer der Phasen gegen Erde, wie oben erwähnt, führt nicht zum Auslösen der Leistungsschalter, da die Spannungskreise keine spannungsfreie Erde haben. Bei einem zweiphasigen Kurzschluss der Phasen IN Und VON Nur der Leistungsschalter schaltet sich aus SF2 Phasen VON. Spannungsrelais KVT1 Und KVT2 an normaler Spannung bleiben und daher nicht anlaufen. Relais KVT3 Und KVT4, ausgelöst durch einen Kurzschluss in den Spannungskreisen, nachdem der Leistungsschalter ausgeschaltet wurde SF2 wieder hochziehen, da sie von der Phase bestromt werden ABERüber einen Kondensator VON. Mit Kurzschlussphasen AB oder AC der Leistungsschalter schaltet sich aus SF1, phasenweise eingebaut ABER. Nach Abschalten des Kurzschlussrelais KVT1 Und KVT2 unter Spannungseinwirkung von der Phase wieder hochziehen VON, kommt durch den Kondensator C. Relais KVT3 Und KVT4 startet nicht. Analog verhalten sich Relais bei Phasenausfall. ABER Und VON. Somit arbeitet das betrachtete Schutzschema nicht fälschlicherweise mit der wahrscheinlichsten Beschädigung von Spannungsschaltungen. Ein Fehlbetrieb des Schutzes ist nur im Falle einer unwahrscheinlichen Beschädigung der Spannungskreise möglich - einem dreiphasigen Kurzschluss oder wenn die Leistungsschalter ausgeschaltet sind SF1 Und SF2. Die Signalisierung des Ausfalls des Spannungskreises erfolgt über Relaiskontakte KV1.1, KV2.1, KV3.1 und Kontakte von Leistungsschaltern SF1.1, SF2.1, SF3.1.

In Anlagen mit Betriebsgleichstrom wird der Unterspannungsschutz für jeden Abschnitt der Hilfssammelschienen gemäß dem Diagramm in Abb. 6.6. In der Zeitrelaisschaltung CT1, Um nicht verantwortliche Elektromotoren auszuschalten, sind die Kontakte von drei Mindestspannungsrelais in Reihe geschaltet KV1. Dank dieses Einschaltens des Relais wird eine Fehlauslösung des Schutzes verhindert, wenn eine Sicherung in den Spannungswandlerkreisen durchbrennt. Relaisbetätigungsspannung KV1 etwa 70 % angenommen U nom.

Reis. 6.6. Unterspannungsschutzschaltung bei Betriebsgleichstrom: aber- Wechselspannungskreise; B- Betriebsschaltungen ICH- verantwortungslose Motoren abstellen; II- um kritische Motoren auszuschalten.

Die Schutzzeitverzögerung zum Abschalten nicht verantwortlicher Elektromotoren wird anhand der Abschaltungen der Elektromotoren eingestellt und auf 0,5-1,5 s eingestellt. Die Zeitverzögerung zum Abschalten kritischer Elektromotoren wird mit 10-15 s angenommen, damit der Schutz bei Spannungsabfällen, die durch Kurzschlüsse und Selbstanlauf von Elektromotoren verursacht werden, nicht zum Abschalten eingreift. Wie die Betriebserfahrung zeigt, dauert der Selbststart von Elektromotoren in einigen Fällen 20-25 s mit einem Spannungsabfall an den Hilfsbussen auf 60-70% U nom . Gleichzeitig wird, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen ergriffen werden, der Unterspannungsschutz (Relais KV1), mit einer Auslöseeinstellung (0,6-0,7) U nom , könnten kritische Elektromotoren modifizieren und deaktivieren. Um dies im Wicklungskreis des Zeitrelais zu verhindern CT2, Beim Abschalten kritischer Elektromotoren wird der Kontakt eingeschaltet KV2.1 viertes Spannungsrelais KV2. Dieses Mindestspannungsrelais hat eine Auslöseeinstellung in der Größenordnung von (0,4-0,5) U nom und kehrt beim Selbststart zuverlässig zurück. Relais KV2 wird seinen Kontakt nur dann lange geschlossen halten, wenn die Spannung von den Hilfsbussen vollständig entfernt ist. In Fällen, in denen die Dauer des Selbststarts kürzer ist als die Zeitverzögerung des Relais CT2, Relais KV2 nicht installiert.

In letzter Zeit haben Kraftwerke ein anderes Schutzschema verwendet, das in Abb. 6.7. In dieser Schaltung werden drei Startrelais verwendet: Gegensystemspannungsrelais KV1 Typ RNF-1M und Unterspannungsrelais KV2 Und KV3 Typ RN-54/160.

Reis. 6.7. Unterspannungsschutzschaltung mit Mitsystemspannungsrelais: aber- Spannungskreise; B- Betriebsschaltungen

Im Normalbetrieb, wenn die verketteten Spannungen symmetrisch sind, ist der Öffnerkontakt KV1.1 im Wicklungskreis des Schutzzeitrelais CT1 Und CT2 geschlossen und geschlossen KV1.2 im Alarmkreis ist offen. Relais Öffnerkontakte K.V2.1 Und KV3.1 während geöffnet. Wenn die Spannung auf allen Phasen abfällt, wird der Kontakt KV1.1 geschlossen bleiben und wiederum wirken: die erste Stufe des Unterspannungsschutzes, die über ein Relais realisiert wird KV2(Betriebseinstellung 0.7 U nom) und CT1; die zweite - mit einem Relais KV3(Betriebseinstellung 0,5 U nom) und CT2. Bei einer Verletzung von einer oder zwei Phasen der Spannungskreise zieht das Relais an KV1, dessen schließender Kontakt KV1.2 es wird ein Signal über eine Fehlfunktion der Spannungskreise gegeben. Beim Auslösen jeder Schutzstufe wird den Reifen ein Plus zugeführt SHMN1 Und SHMN2 bzw. von wo es zu den Abschaltkreisen von Elektromotoren kommt. Die Schutzwirkung wird durch Melderelais signalisiert KH1 Und KH2, Parallelwicklungen haben.

Es braucht einen zuverlässigen Schutz vor thermischer Überhitzung, Kurzschlüssen und Überlastungen aller Art, die durch Notfälle oder Fehlfunktionen verursacht werden können. Um solchen Situationen vorzubeugen, werden in der Industrie eine ganze Reihe unterschiedlicher Geräte hergestellt, die sowohl einzeln als auch in Kombination mit anderen Mitteln eine leistungsfähige Motorschutzeinheit bilden. Darüber hinaus enthalten moderne Stromkreise notwendigerweise verschiedene Elemente, die dazu bestimmt sind, elektrische Geräte im Falle eines Stromausfalls einer oder mehrerer Stromphasen gleichzeitig umfassend zu schützen. Der Schutz von Elektromotoren ist in jeder Produktion sehr wichtig, denn ohne ihn ist der vollwertige Betrieb von Maschinen und Baugruppen nur schwer vorstellbar.

Es gibt komplexe Maßnahmen zum Schutz von Elektromotoren, die eingesetzt werden, um Notsituationen entgegenzuwirken, zu denen Fälle gehören können, wie z. B. unbefugtes Anlaufen, Betrieb auf zwei Phasen gleichzeitig, Betrieb an Nieder- oder Hochspannung, Kurzschluss der Elektrik Schaltkreis.

Zu diesen Mitteln gehören Sicherungen oder D-Kurven-Leistungsschalter (sie schützen den Motor vor Kurzschlussströmen). Die Besonderheit ihrer Arbeit besteht darin, dass sich solche automatischen Geräte beim Starten des Elektromotors nicht ausschalten, wenn die Stärke seines Anlaufstroms für einen Zeitraum von weniger als einer Sekunde ein hohes Niveau erreicht. Die beliebteste Marke solcher Switches ist beispielsweise Acti 9.

Spezielle Leistungsschalter können auch zum Schutz von Elektromotoren verwendet werden. Der Motorschutzschalter verfügt über einen elektromagnetischen und einstellbaren thermischen Auslöser, der es ermöglicht, das Gerät vor Kurzschluss und Überlast zu schützen. Das Ergebnis sind deutlich reduzierte Motorstillstandszeiten und Wartungskosten. Hier können wir solche Marken wie zum Beispiel GV2 (3), PKZM, MPE 25 usw. erwähnen. Zum Schutz werden auch Thermorelais verwendet, die an Schützen installiert sind (bieten Überlastschutz). Das Thermoschutzrelais schaltet Drehstrom-Elektromotoren bei Überhitzung über den eingebauten Hilfsschalter ab. Bekannte Marken solcher Relais sind insbesondere SIRIUS und ZB Das Relais zur Überwachung von Spannung, Unsymmetrie und Phasenanwesenheit wiederum schaltet den Motor bei Ausfall einer der Phasenüberschüsse stromlos oder Verringerung der zulässigen Spannung. Dank dieses Relais wird im Falle eines Unfalls die dreiphasige Last automatisch abgeschaltet. Außerdem kehrt das Spannungsüberwachungsrelais nach Netzwiederkehr automatisch in den Betriebsmodus zurück. Beliebte Marken solcher Relais werden von EKF und ABB hergestellt.

Das Motorschutzgerät ist der Schlüssel zu seinem stabilen Betrieb. Das grundlegende Funktionsprinzip solcher Geräte besteht darin, dass sie den Stromverbrauch des Motors überwachen und auch die Temperatur seiner Wicklung messen und den Motor ausschalten, wenn sich die Wicklung über die maximal zulässige Temperatur erwärmt.