6, który chroni silnik przed zwarciem. Ochrona silników elektrycznych przed trybami awaryjnymi i nienormalnymi

Przeciążenie silnika występuje w następujących przypadkach:

W przypadku przedłużonego rozruchu lub samoczynnego rozruchu;

z przyczyn technologicznych i przeciążenia mechanizmów;

W wyniku przerwy w jednej fazie;

W przypadku uszkodzenia części mechanicznej silnika elektrycznego lub mechanizmu powodującego wzrost momentu obrotowego M s i hamowanie silnika elektrycznego.

Przeciążenia są stabilne i krótkotrwałe. W przypadku silnika elektrycznego niebezpieczne są tylko stabilne przeciążenia.

Znaczny wzrost prądu silnika uzyskuje się również w przypadku zaniku fazy, do którego dochodzi np. w zabezpieczonych bezpiecznikami silnikach elektrycznych, gdy jeden z nich się przepala. Przy obciążeniu znamionowym, w zależności od parametrów silnika elektrycznego, wzrost prądu stojana w przypadku zaniku fazy wyniesie około (1,6 ÷ 2,5) I nom. To przeciążenie jest trwałe. Stabilne są również przetężenia spowodowane mechanicznym uszkodzeniem silnika elektrycznego lub obracanego przez niego mechanizmu oraz przeciążeniem mechanizmu.

Głównym niebezpieczeństwem przetężeń dla silnika elektrycznego jest towarzyszący temu wzrost temperatury poszczególnych części, a przede wszystkim uzwojeń. Wzrost temperatury przyspiesza zużycie izolacji uzwojenia i skraca żywotność silnika.

Decydując się na instalację zabezpieczenia przeciążeniowego na silniku elektrycznym i charakter jego działania kierują się warunkami jego pracy.

W silnikach elektrycznych mechanizmów, które nie podlegają przeciążeniom technologicznym (na przykład silniki elektryczne cyrkulacyjne, pompy zasilające itp.) I nie mają trudnych warunków rozruchu lub samoczynnego rozruchu, zabezpieczenie przed przeciążeniem nie jest zainstalowane.

Na silnikach elektrycznych podlegających przeciążeniom technologicznym (np. silniki elektryczne młynów, kruszarek, pomp pogłębiarskich itp.), a także na silnikach elektrycznych, które nie mają możliwości samoczynnego rozruchu, należy zainstalować zabezpieczenie przeciążeniowe.

Zabezpieczenie przed przeciążeniem realizowane jest poprzez wyłączenie w przypadku braku zapewnienia samoczynnego rozruchu silników elektrycznych lub niemożności usunięcia przeciążenia technologicznego z mechanizmu bez zatrzymania silnika elektrycznego.

Zabezpieczenie przeciążeniowe silnika realizowane jest działaniem na odciążenie mechanizmu lub sygnałem, jeżeli przeciążenie technologiczne może zostać usunięte z mechanizmu automatycznie lub ręcznie przez personel bez zatrzymywania mechanizmu, a silniki elektryczne są pod nadzorem personelu.

W silnikach elektrycznych mechanizmów, które mogą mieć zarówno przeciążenie, które można wyeliminować podczas pracy mechanizmu, jak i przeciążenie, którego nie można wyeliminować bez zatrzymania mechanizmu, zaleca się zapewnienie zabezpieczenia nadprądowego z krótszym opóźnieniem czasowym do odciążenia mechanizmu. mechanizmem (jeśli to możliwe) i dłuższym opóźnieniem wyłączenia silnika elektrycznego . Silniki elektryczne odpowiedzialne za potrzeby pomocnicze elektrowni znajdują się pod stałym nadzorem personelu dyżurnego, dlatego ich zabezpieczenie przed przeciążeniem odbywa się głównie za pomocą działania na sygnał.

Zabezpieczenie przekaźnikiem termicznym. Lepiej niż inne mogą zapewnić charakterystykę zbliżoną do charakterystyki przeciążenia silnika elektrycznego, przekaźniki termiczne reagujące na ilość ciepła uwalnianego w rezystancji elementu grzejnego.

Zabezpieczenie przeciążeniowe z przekaźnikami prądowymi. Do ochrony silników elektrycznych przed przeciążeniem zwykle stosuje się zabezpieczenia nadprądowe z wykorzystaniem przekaźników prądowych o ograniczonej charakterystyce zwłocznej typu RT-80 lub zabezpieczenia nadprądowe wykonane z kombinacji przekaźników bezzwłocznych i czasowych.

Zarówno silniki AC, jak i DC wymagają ochrony przed zwarciami, przegrzaniem termicznym oraz przeciążeniami spowodowanymi sytuacjami awaryjnymi lub awariami, w procesie których są elektrowniami. Aby zapobiec takim sytuacjom, przemysł produkuje kilka rodzajów urządzeń, które zarówno osobno, jak i w połączeniu z innymi środkami, tworzą jednostkę ochrony silnika.

Sposoby ochrony silników elektrycznych przed przeciążeniem

Ponadto nowoczesne obwody koniecznie zawierają elementy, które mają na celu kompleksową ochronę urządzeń elektrycznych w przypadku awarii zasilania jednej lub więcej faz zasilania. W takich układach, w celu wyeliminowania sytuacji awaryjnych i zminimalizowania uszkodzeń w ich przypadku, podejmowane są działania przewidziane w „Przepisach instalacji elektrycznej” (PUE).

Wyłączenie silnika przez aktualny przekaźnik termiczny

Aby zapobiec awariom asynchronicznych silników elektrycznych, które są stosowane w mechanizmach, maszynach i innych urządzeniach, gdzie możliwe jest zwiększenie obciążenia części mechanicznej silnika w przypadku awarii procesu, stosuje się zabezpieczenia przeciążeniowe cieplne. Obwód zabezpieczenia przed przeciążeniem termicznym, pokazany na powyższym rysunku, zawiera przekaźnik termiczny silnika elektrycznego, który jest głównym urządzeniem realizującym natychmiastowe lub czasowe przerwanie obwodu zasilania.

Przekaźnik silnika elektrycznego konstrukcyjnie składa się z regulowanego lub precyzyjnie ustawionego mechanizmu nastawiania czasu, styczników i cewki elektromagnetycznej oraz elementu termicznego, będącego czujnikiem występowania krytycznych parametrów. Urządzenia oprócz czasu reakcji można regulować wielkością przeciążenia, co rozszerza możliwości zastosowania, szczególnie dla tych mechanizmów, w których zgodnie z procesem technologicznym następuje krótkotrwały wzrost obciążenia mechanicznego część silnika elektrycznego jest możliwa.
Wadą działania przekaźników termicznych jest funkcja powrotu do stanu gotowości, która realizowana jest poprzez automatyczne samoresetowanie lub sterowanie ręczne i nie daje operatorowi pewności w przypadku nieautoryzowanego uruchomienia instalacji elektrycznej po pracy.

Schemat uruchamiania silnika odbywa się za pomocą przycisków start, stop i rozrusznika elektromagnetycznego, którego zasilanie kontrolują, pokazano na rysunku. Start jest realizowany przez styki rozrusznika, które zamykają się po przyłożeniu napięcia do magnetycznej cewki rozrusznika.

W obwodzie tym realizowane jest zabezpieczenie prądowe silnika elektrycznego, funkcję tę pełni przekaźnik termiczny, który odłącza jeden z zacisków uzwojenia od masy w przypadku przekroczenia prądu znamionowego przepływającego przez wszystkie, dwie lub jedną z faz mocy. Przekaźnik ochronny odłączy obciążenie nawet w przypadku zwarcia w obwodach zasilania silnika elektrycznego. Termiczne urządzenie zabezpieczające działa na zasadzie mechanicznego otwierania zacisków sterujących w wyniku nagrzewania się odpowiednich elementów.

Istnieją inne urządzenia przeznaczone do wyłączania silnika elektrycznego w przypadku wystąpienia prądów zwarciowych w liniach energetycznych i obwodach sterujących. Występują w kilku rodzajach, z których każdy powoduje niemal natychmiastowe rozdarcie bez chwilowej przerwy. Taki sprzęt obejmuje bezpieczniki, przekaźniki elektryczne, a także elektromagnetyczne.

Korzystanie ze specjalnych urządzeń elektronicznych

Istnieją wyrafinowane narzędzia do ochrony silników, które są wykorzystywane przez doświadczonych inżynierów przy projektowaniu instalacji elektrycznych i są przeznaczone do jednoczesnego przeciwdziałania sytuacjom awaryjnym, takim jak nieautoryzowana, dwufazowa praca, praca przy niskim lub wysokim napięciu, zwarcie jednofazowej instalacji elektrycznej obwód do ziemi w systemach z izolowanym punktem neutralnym.

Obejmują one:

• falowniki,

• softstarty,

• urządzenia zbliżeniowe.

Korzystanie z przetwornic częstotliwości

Zaimplementowany w przetwornicy częstotliwości układ zabezpieczający silnik przedstawiony na poniższym rysunku zapewnia sprzętowe możliwości przeciwdziałania awarii silnika poprzez automatyczne zmniejszanie prądu podczas rozruchu, zatrzymania, zwarć. Dodatkowo ochrona silnika elektrycznego za pomocą przemiennika częstotliwości jest możliwa poprzez zaprogramowanie poszczególnych funkcji, takich jak czas reakcji zabezpieczenia termicznego, który jest uruchamiany z regulatora temperatury silnika.

W ramach swoich funkcji przetwornica częstotliwości posiada również kontrolę i korekcję ochrony radiatora dla wysokiego i niskiego napięcia, które mogą być spowodowane w sieci z przyczyn zewnętrznych.

Funkcje sterowania pracą silników elektrycznych w układzie z przemiennikami częstotliwości obejmują możliwość zdalnego sterowania z komputera osobistego podłączonego zgodnie ze standardowym protokołem oraz transmisję sygnałów do sterowników pomocniczych przetwarzających wspólne sygnały procesowe. Możesz dowiedzieć się więcej o funkcjach przemienników częstotliwości z artykułu o.

Softstarty i SIEP

Wraz ze spadkiem kosztów urządzeń, w których zastosowano najnowocześniejsze elementy półprzewodnikowe, do ochrony asynchronicznych silników elektrycznych wskazane staje się stosowanie softstartów i bezdotykowych układów zabezpieczających.

Jednym z najczęstszych sposobów ochrony trójfazowych silników elektrycznych, zarówno klatkowych, jak iz wirnikiem fazowym, są elektroniczne bezkontaktowe systemy zabezpieczające (EPS). Poniżej przedstawiono schemat funkcjonalny, który przedstawia przykład realizacji zabezpieczenia silnika SIEP.

SIEP zabezpiecza silniki elektryczne w przypadku przerwy w dowolnym przewodzie fazowym, wzrostu prądu przekraczającego prąd znamionowy, mechanicznego zakleszczenia twornika (wirnika) oraz niedopuszczalnej asymetrii napięć między fazami. Realizacja funkcji jest możliwa, gdy w obwodzie są zastosowane boczniki i przekładniki prądowe L1, L2 i L3.

Ponadto systemy mogą zawierać dodatkowe opcje, takie jak monitorowanie rezystancji izolacji przed rozruchem, zdalne czujniki temperatury i zabezpieczenie podprądowe.

Przewagą SIEP nad przemiennikami częstotliwości jest bezpośrednia akwizycja danych za pomocą czujników indukcyjnych, co eliminuje opóźnienie odpowiedzi, a także stosunkowo niski koszt, pod warunkiem, że urządzenia mają zastosowanie ochronne.

Silnik elektryczny, jak każde urządzenie elektryczne, nie jest odporny na sytuacje awaryjne. Jeśli środki nie zostaną podjęte na czas, tj. brak zabezpieczenia przeciążeniowego silnika elektrycznego, jego awaria może doprowadzić do awarii innych elementów.

(ArtykułToC: włączony=tak)

Problem związany z niezawodną ochroną silników elektrycznych, a także urządzeń, w których są instalowane, jest w naszych czasach nadal aktualny. Dotyczy to przede wszystkim przedsiębiorstw, w których często dochodzi do łamania zasad działania mechanizmów, co prowadzi do przeciążeń zużytych mechanizmów i wypadków.

Aby uniknąć przeciążeń konieczne jest zainstalowanie zabezpieczenia tj. urządzenia, które mogą zareagować na czas i zapobiec wypadkowi.

Ponieważ silnik asynchroniczny był najczęściej używany, na jego przykładzie zastanowimy się, jak chronić silnik przed przeciążeniem i przegrzaniem.

Możliwych jest dla nich pięć rodzajów wypadków:

• przerwa w uzwojeniu fazy stojana (OF). W 50% wypadków ma miejsce sytuacja;
• hamowanie wirnika, które występuje w 25% przypadków (ZR);
• spadek rezystancji w uzwojeniu (PS);
• słabe chłodzenie silnika (ALE).

W przypadku któregokolwiek z wymienionych rodzajów wypadków istnieje niebezpieczeństwo awarii silnika, ponieważ jest on przeciążony. Jeśli ochrona nie jest zainstalowana, prąd rośnie przez długi czas. Ale jego gwałtowny wzrost może nastąpić podczas zwarcia. W oparciu o możliwe uszkodzenia dobierane jest zabezpieczenie silnika elektrycznego przed przeciążeniami.

Rodzaje ochrony przed przeciążeniem

Jest ich kilka:

• termiczny;
• obecny;
• temperatura;
• wrażliwe na fazę itp.

Do pierwszego, czyli Zabezpieczenie termiczne silnika elektrycznego obejmuje instalację przekaźnika termicznego, który otworzy styk w przypadku przegrzania.

Termiczne zabezpieczenie przeciążeniowe reagujące na wzrost temperatury. Aby go zainstalować, potrzebujesz czujników temperatury, które otworzą obwód w przypadku silnego nagrzania części silnika.

Aktualna ochrona, która może być minimalna i maksymalna. Możesz wdrożyć ochronę przed przeciążeniem za pomocą przekaźnika prądowego. W pierwszej wersji przekaźnik jest załączany, otwiera obwód w przypadku przekroczenia dopuszczalnej wartości prądu w uzwojeniu stojana.

W drugim przekaźniki reagują na zanik prądu spowodowany np. przerwaniem obwodu.

Skuteczna ochrona silnika elektrycznego przed wzrostem prądu w uzwojeniu stojana, dlatego przegrzanie odbywa się za pomocą wyłącznika.

Silnik może ulec awarii z powodu przegrzania.

Dlaczego tak się dzieje? Pamiętając szkolne lekcje fizyki, wszyscy rozumieją, że przepływający przez dyrygent prąd go podgrzewa. Silnik elektryczny nie przegrzeje się przy prądzie znamionowym, którego wartość jest podana na obudowie.

Jeśli z różnych powodów prąd w uzwojeniu zacznie wzrastać, silnik jest zagrożony przegrzaniem. Jeśli nie zostaną podjęte środki, zawiedzie z powodu zwarcia między przewodami, których izolacja uległa stopieniu.

Dlatego konieczne jest zapobieganie wzrostowi prądu, tj. zainstalować przekaźnik termiczny - skuteczna ochrona silnika przed przegrzaniem. Strukturalnie jest to wyzwalacz termiczny, którego bimetaliczne płyty wyginają się pod wpływem ciepła, otwierając obwód. Aby skompensować zależność termiczną, przekaźnik ma kompensator, dzięki któremu występuje odwrotne ugięcie.

Skala przekaźnika jest skalibrowana w amperach i odpowiada wartości prądu znamionowego, a nie wartości prądu roboczego. W zależności od konstrukcji przekaźniki montowane są na ekranach, na rozrusznikach magnetycznych lub w obudowie.

Odpowiednio dobrane, nie tylko zapobiegną przeciążeniu silnika elektrycznego, ale również zapobiegną nierównowadze faz i zakleszczeniu wirnika.

Ochrona silnika samochodu

Przegrzanie silnika elektrycznego zagraża również kierowcom samochodów z nagrzewaniem, a nawet konsekwencjami o różnym stopniu skomplikowania - od podróży, która będzie musiała zostać odwołana, po kapitalny remont silnika, który może zatrzeć tłok w cylindrze przed przegrzaniem lub zdeformuj głowę.

Podczas jazdy silnik elektryczny jest chłodzony strumieniem powietrza, a gdy samochód wpada w korki, tak się nie dzieje, co powoduje przegrzanie. Aby rozpoznać go na czas, należy okresowo patrzeć na czujnik temperatury (jeśli jest). Gdy tylko strzałka znajdzie się w czerwonej strefie, musisz natychmiast zatrzymać się, aby zidentyfikować przyczynę.

Nie możesz zlekceważyć sygnału żarówki awaryjnej, ponieważ za nią poczujesz zapach przegotowanego płynu chłodzącego. Wtedy spod maski pojawi się para, wskazując krytyczną sytuację.

Jak znaleźć się w podobnej sytuacji? Zatrzymaj się wyłączając silnik elektryczny i poczekaj, aż gotowanie się zatrzyma, otwórz maskę. Zwykle zajmuje to do 15 minut. Jeśli nie ma śladów wycieku, dolej płynu do chłodnicy i spróbuj uruchomić silnik. Jeśli temperatura zacznie gwałtownie rosnąć, ostrożnie ruszają, aby znaleźć przyczynę usługi diagnostycznej.

Przyczyny przegrzania

Na pierwszym miejscu są awarie grzejników. Mogą to być: proste zanieczyszczenia puchem topoli, kurz, liście. Usunięcie zanieczyszczeń rozwiąże problem. Bardziej problematyczne jest radzenie sobie z wewnętrznym zanieczyszczeniem chłodnicy – ​​zgorzeliną, która pojawia się podczas stosowania uszczelniaczy.

Rozwiązaniem jest zastąpienie tego elementu.

Następnie wykonaj:

• Obniżenie ciśnienia w układzie spowodowane pękniętym wężem, niewystarczająco dokręconymi zaciskami, awarią kranu nagrzewnicy, przestarzałą uszczelką pompy itp.;
• Wadliwy termostat lub kran. Łatwo to ustalić, jeśli przy gorącym silniku ostrożnie wyczuj wąż lub chłodnicę. Jeśli wąż jest zimny, przyczyną jest termostat i należy go wymienić;
• Pompa, która jest nieefektywna lub w ogóle nie działa. Prowadzi to do słabej cyrkulacji w układzie chłodzenia;
• Zepsuty wentylator, czyli nie włącza się z powodu awarii silnika, sprzęgła, czujnika, luźnego przewodu. Nieobrotowy wirnik powoduje również przegrzanie silnika;
• Wreszcie niewystarczające uszczelnienie komory spalania. Są to skutki przegrzania, prowadzące do spalenia uszczelki podgłowicowej, powstania pęknięć oraz deformacji głowicy i tulei cylindrowej. Jeśli zauważalny jest wyciek ze zbiornika płynu chłodzącego, prowadzący do gwałtownego wzrostu ciśnienia po rozpoczęciu chłodzenia lub w skrzyni korbowej pojawiła się oleista emulsja, to jest to przyczyna.

Aby nie popaść w podobną sytuację, konieczne jest podjęcie środków zapobiegawczych, które mogą uchronić Cię przed przegrzaniem i awarią. O „słabym ogniwie” decyduje metoda eliminacji, tj. sprawdzaj podejrzane szczegóły po kolei.

Przegrzanie może być spowodowane niewłaściwie wybranym trybem pracy, tj. niski bieg i wysokie obroty.

Ochrona przed przegrzaniem koła silnikowego

Motor - koło rowerowe również staje się bezużyteczne po "przeniesionym" przegrzaniu. Jeśli w upalny dzień będziesz jeździł przez jakiś czas z maksymalną mocą i prędkością maksymalną, uzwojenia koła silnikowego przegrzeją się i zaczną się topić, jak każdy przeciążony silnik elektryczny.

Następnie przyjdzie kolej na zwarcie i silnik zatrzyma się, aby przywrócić osiągi, co trzeba przewinąć. Aby temu zapobiec, istnieją sterowniki dużej mocy, które zwiększają moment obrotowy. Naprawa uszkodzonego koła silnikowego jest operacją kosztowną, współmierną do kosztów finansowych przy zakupie nowego.

Można by teoretycznie zainstalować czujnik termiczny, który nie pozwoli na przegrzanie, ale producenci nie robią tego z wielu powodów. Jednym z nich jest komplikacja konstrukcji sterownika i wzrost kosztów koła silnikowego jako całości. Pozostaje jedno - starannie dobrać sterownik zgodnie z mocą koła silnikowego.

Wideo: Przegrzanie silnika, przyczyny przegrzania.

Ochrona silników elektrycznych.

Rodzaje uszkodzeń i nieprawidłowe tryby pracy ED.

Uszkodzenie silników elektrycznych. W uzwojeniach silników elektrycznych mogą wystąpić zwarcia doziemne jednej fazy stojana, zwarcia między zwojami oraz zwarcia wielofazowe. Zwarcia doziemne i zwarcia wielofazowe mogą również wystąpić na zaciskach silnika, kablach, złączach i lejkach. Zwarciom w silnikach elektrycznych towarzyszy przepływ wysokich prądów, które niszczą izolację i miedź uzwojeń, stal wirnika i stojana. Aby chronić silniki elektryczne przed zwarciami wielofazowymi, stosuje się odcięcie prądu lub wzdłużną ochronę różnicową, działającą na wyłączenie.

Jednofazowe zwarcia doziemne w uzwojeniach stojana silników elektrycznych o napięciu 3-10 kV są mniej niebezpieczne w porównaniu do zwarć, gdyż towarzyszy im przepływ prądów o wartości 5-20 A, określany przez prąd pojemnościowy sieć. Biorąc pod uwagę stosunkowo niski koszt silników elektrycznych o mocy poniżej 2000 kW, montuje się na nich zabezpieczenia ziemnozwarciowe przy prądzie zwarciowym powyżej 10 A, a na silnikach elektrycznych o mocy powyżej 2000 kW – o prąd ziemnozwarciowy większy niż 5 A, zabezpieczenie działa w celu wyłączenia.

Ochrona przed obwodami uzwojenia na silnikach elektrycznych nie jest zainstalowana. Eliminację tego typu uszkodzeń realizują inne układy ochrony silnika, ponieważ zwarciom cewek w większości przypadków towarzyszy zwarcie doziemne lub zamieniają się one w zwarcie wielofazowe.

Silniki elektryczne o napięciu do 600 V są zabezpieczone przed zwarciami wszystkich typów (również jednofazowych) za pomocą bezpieczników lub szybkich wyzwalaczy elektromagnetycznych wyłączników automatycznych.

nieprawidłowe tryby pracy. Głównym rodzajem nieprawidłowej pracy silników elektrycznych jest ich przeciążenie prądami większymi niż nominalny. dopuszczalny czas przeciążenia silników elektrycznych, od, określa się następującym wyrażeniem:

Ryż. 6.1. Zależność prądu silnika elektrycznego od prędkości wirnika.

gdzie k - krotność prądu silnika elektrycznego w stosunku do wartości nominalnej; ALE - współczynnik w zależności od typu i wersji silnika elektrycznego: ALE == 250 - dla zamkniętych silników elektrycznych o dużej masie i gabarytach, A = 150 - dla otwartych silników elektrycznych.

Przeciążenie silników elektrycznych może nastąpić z powodu przeciążenia mechanizmu (np. zablokowanie młyna lub kruszarki węglem, zapchanie wentylatora pyłem lub kawałkami żużla z pompy odpopielania itp.) i jego wadliwego działania (np. uszkodzenia łożysk itp.). Podczas rozruchu i samoczynnego rozruchu silników elektrycznych przepływają prądy znacznie przekraczające wartości znamionowe. Wynika to ze spadku rezystancji silnika elektrycznego wraz ze spadkiem jego prędkości. Zależność prądu silnika i od prędkości obrotowej P przy stałym napięciu na jego zaciskach pokazano na ryc. 6.1. Prąd jest najwyższy, gdy wirnik silnika jest zatrzymany; prąd ten, zwany prądem rozruchowym, jest kilkakrotnie wyższy niż prąd znamionowy silnika elektrycznego. Zabezpieczenie przeciążeniowe może zadziałać na sygnał, odciążyć maszynę lub odciąć silnik. Po wyłączeniu zwarcia napięcie na zaciskach silnika elektrycznego zostaje przywrócone, a częstotliwość jego obrotów zaczyna wzrastać. W tym przypadku przez uzwojenia silnika elektrycznego przepływają duże prądy, których wartości są określone przez częstotliwość obrotów silnika elektrycznego i napięcie na jego zaciskach. Zmniejszenie prędkości obrotowej tylko o 10-25% prowadzi do spadku rezystancji silnika elektrycznego do wartości minimalnej odpowiadającej prądowi rozruchowemu. Przywrócenie normalnej pracy silnika elektrycznego po wyłączeniu zwarcia nazywa się samorozruchem, a przepływające w tym przypadku prądy nazywane są prądami samorozruchu.

Wszystkie silniki asynchroniczne mogą być samoczynnie uruchamiane bez niebezpieczeństwa uszkodzenia i dlatego muszą być zabezpieczone przed samoczynnym uruchomieniem. Nieprzerwana praca elektrowni cieplnych zależy od możliwości i czasu trwania samoczynnego rozruchu asynchronicznych silników elektrycznych głównych mechanizmów własnych potrzeb. Jeżeli ze względu na duży spadek napięcia niemożliwe jest zapewnienie samoczynnego rozruchu wszystkich pracujących silników elektrycznych, część z nich należy wyłączyć. W tym celu stosuje się specjalną ochronę podnapięciową, która wyłącza nieodpowiedzialne silniki elektryczne, gdy napięcie na ich zaciskach spada do 60-70% wartości nominalnej. W przypadku przerwy w jednej z faz uzwojenia stojana silnik elektryczny nadal pracuje. W tym przypadku prędkość wirnika nieco spada, a uzwojenia dwóch nieuszkodzonych faz są przeciążane prądem 1,5-2 razy wyższym niż nominalny. Zabezpieczenie silnika przed pracą dwufazową stosuje się tylko w silnikach zabezpieczonych bezpiecznikami, jeśli praca dwufazowa może prowadzić do uszkodzenia silnika.

W potężnych elektrowniach cieplnych dwubiegowe asynchroniczne silniki elektryczne o napięciu 6 kV są szeroko stosowane jako napęd wyciągów dymu, wentylatorów ciągu i pomp obiegowych. Silniki te wykonane są z dwóch niezależnych uzwojeń stojana, z których każde połączone jest oddzielnym wyłącznikiem, a oba uzwojenia stojana nie mogą być włączone jednocześnie, dla czego przewidziano specjalną blokadę w obwodach sterujących. Zastosowanie takich silników elektrycznych pozwala na oszczędzanie energii elektrycznej poprzez zmianę ich prędkości w zależności od obciążenia jednostki. W takich silnikach elektrycznych zainstalowane są dwa zestawy zabezpieczeń przekaźników.

Podczas pracy wykorzystywane są również elektryczne obwody napędowe, zapewniające obrót mechanizmu (na przykład młyna kulowego) przez dwa sparowane silniki elektryczne, które są połączone z jednym przełącznikiem. W tym przypadku wszystkie zabezpieczenia są wspólne dla obu silników, z wyjątkiem zabezpieczenia prądowego składowej zerowej, które jest zapewnione dla każdego silnika elektrycznego i realizowane jest za pomocą przekaźników prądowych podłączonych do przekładnika prądowego składowej zerowej zainstalowanego na każdym kablu.

Ochrona silników asynchronicznych przed zwarciami międzyfazowymi, przeciążeniami i zwarciami doziemnymi.

Do ochrony przed zwarciami wielofazowymi silników elektrycznych do 5000 kW zwykle stosuje się maksymalne odcięcie prądu. Najprostsze odcięcie prądu można wykonać za pomocą przekaźników bezpośredniego działania wbudowanych w napęd wyłącznika. W przypadku przekaźnika pośredniego używany jest jeden z dwóch schematów podłączenia przekładnika prądowego i przekaźnika, pokazany na ryc. 6.2 i 6.3. Odcięcie realizowane jest niezależnymi przekaźnikami prądowymi. Zastosowanie przekaźników prądowych o charakterystyce zależnej (rys. 6 3) umożliwia zapewnienie ochrony przed zwarciem i przeciążeniem przy użyciu tych samych przekaźników. Dobierany jest prąd operacji odcięcia - zgodnie z wyrażeniem:

gdzie k cx - współczynnik obwodu równy 1 dla obwodu na ryc. 6.3 i v3 dla obwodu na ryc. 6.2; i start - prąd rozruchowy silnika elektrycznego.

Jeśli prąd roboczy przekaźnika jest odstrojony od prądu rozruchowego, odcięcie jest zwykle niezawodnie odstrojone i od. prąd, który silnik elektryczny wysyła do sekcji podczas zewnętrznego zwarcia.

Znajomość prądu znamionowego silnika i nom i krotność prądu rozruchowego k n określonych w katalogach można obliczyć prąd rozruchowy za pomocą następującego wyrażenia:

Ryż. 6.2 Schemat zabezpieczenia silnika elektrycznego poprzez odcięcie prądu jednym przekaźnikiem bezzwłocznym: ale- obwody prądowe, b- sprawne obwody prądu stałego

Jak widać z oscylogramu pokazanego na ryc. 6.4, który pokazuje prąd rozruchowy silnika pompy zasilającej, w pierwszym momencie rozruchu pojawia się krótkotrwały szczyt prądu magnesującego, który przekracza prąd rozruchowy silnika elektrycznego. Aby odejść od tego szczytu, prąd odcięcia jest wybierany z uwzględnieniem współczynnika niezawodności: k n =1,8 dla przekaźników typu RT-40 pracujących poprzez przekaźnik pośredni; k n = 2 dla przekaźników typu IT-82, IT-84 (RT-82, RT-84) oraz dla przekaźników bezpośredniego działania.

Ryż. 6.3. Obwód ochrony silnika elektrycznego przed zwarciem i przeciążeniem za pomocą dwóch przekaźników typu RT-84: ale- obwody prądowe, b- sprawne obwody prądu stałego.

T

Ryż. 6 4. Oscylogram prądu rozruchowego silnika elektrycznego.

odcięcie prądu silników elektrycznych o mocy do 2000 kW należy z reguły wykonywać zgodnie z najprostszym i najtańszym obwodem jednoprzekaźnikowym (patrz ryc. 6.2). Wadą tego układu jest jednak mniejsza czułość w porównaniu z odcięciem wykonanym zgodnie z układem na rys. 6.3, do dwufazowych zwarć między jedną z faz, na których zainstalowany jest przekładnik prądowy, a fazą bez przekładnika prądowego. Dzieje się tak, ponieważ odcięty prąd zadziałania wykonywany w układzie jednoprzekaźnikowym zgodnie z (6.1) jest v3 razy większy niż w układzie dwuprzekaźnikowym. Dlatego w silnikach elektrycznych o mocy 2000-5000 kW odcięcie prądu realizowane jest przez dwa przekaźniki w celu zwiększenia czułości. Dwuprzekaźnikowy obwód odcinający powinien być również stosowany w silnikach elektrycznych do 2000 kW, jeżeli współczynnik czułości obwodu jednoprzekaźnikowego dla zwarcia dwufazowego na wyjściach silnika jest mniejszy niż dwa.

W silnikach elektrycznych o mocy 5000 kW lub większej instalowane jest wzdłużne zabezpieczenie różnicowe, które zapewnia większą czułość na zwarcia na zaciskach i uzwojeniach silników elektrycznych. Zabezpieczenie to realizowane jest w wersji dwufazowej lub trójfazowej z przekaźnikiem typu RNT-565 (podobnie jak ochrona generatorów). Zaleca się, aby prąd wyzwalający wynosił 2 i nie m.

Ponieważ zabezpieczenie dwufazowe nie reaguje na podwójne zwarcia doziemne, z których jedno występuje w uzwojeniu silnika na fazie W , w których nie ma przekładnika prądowego, dodatkowo instalowana jest specjalna ochrona przed podwójnymi obwodami bez zwłoki czasowej.

OCHRONA PRZED PRZEŁADOWANIEM

Zabezpieczenie przeciążeniowe montuje się tylko na silnikach elektrycznych podlegających przeciążeniom technologicznym (wentylatory młynów, oddymiacze, młyny, kruszarki, pompy odstawcze itp.), zwykle oddziałujących na sygnał lub mechanizm odciążający. Tak więc na przykład w silnikach elektrycznych młynów szybowych zabezpieczenie może działać w celu wyłączenia silnika elektrycznego mechanizmu podawania węgla, zapobiegając w ten sposób zablokowaniu młyna węglem.

Zabezpieczenie przeciążeniowe powinno wyłączać silnik, na którym jest zainstalowane tylko wtedy, gdy przyczyny przeciążenia nie można usunąć bez zatrzymania silnika. Zastosowanie zabezpieczenia przeciążeniowego z działaniem wyzwalającym jest również przydatne w instalacjach bezobsługowych.

Przyjmuje się, że prąd zadziałania zabezpieczenia przeciążeniowego wynosi:

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

W takim przypadku przekaźnik zabezpieczenia przeciążeniowego będzie mógł działać z prądu rozruchowego, więc przyjmuje się, że opóźnienie czasowe zabezpieczenia wynosi 10-20 s w zależności od warunku odstrojenia od czasu rozruchu silnika. Zabezpieczenie przeciążeniowe realizowane jest za pomocą elementu indukcyjnego przekaźnika typu IT-80 (RT-80) (patrz Rysunek 6.3). W przypadku konieczności wyłączenia silnika elektrycznego podczas przeciążeń, w obwodzie ochronnym stosowane są przekaźniki typu IT-82 (RT-82). W silnikach elektrycznych, których zabezpieczenie przeciążeniowe nie powinno zadziałać, zaleca się zastosowanie przekaźnika z dwiema parami styków typu IT-84 (RT-84), które zapewniają osobny element odcinający i indukcyjny.

W przypadku szeregu silników elektrycznych (oddymiacze, wentylatory ciągu, młyny), których czas pracy wynosi 30-35 s, obwód zabezpieczenia przeciążeniowego z przekaźnikiem RT-84 jest uzupełniony o przekaźnik czasowy EV-144, który wchodzi w czynność po zamknięciu styku przekaźnika prądowego. W takim przypadku zwłoka czasowa zabezpieczenia może zostać zwiększona do 36s. W ostatnim czasie do zabezpieczenia przeciążeniowego pomocniczych silników elektrycznych zastosowano obwód zabezpieczający z jednym przekaźnikiem prądowym typu RT-40 i jednym przekaźnikiem czasowym typu EV-144 oraz dla silników elektrycznych o czasie rozruchu powyżej 20 s. , przekaźnik czasowy typu VL-34 (o skali 1 -100 s).

Ochrona podnapięciowa.

Po wyłączeniu zwarcia następuje samoczynne uruchomienie silników elektrycznych podłączonych do sekcji lub systemu szyn zbiorczych, na których nastąpił spadek napięcia podczas zwarcia. Prądy samorozruchu, kilkakrotnie wyższe od nominalnych, przechodzą przez linie zasilające (lub transformatory) na własne potrzeby. W efekcie napięcie na szynach pomocniczych, a co za tym idzie na silnikach elektrycznych, spada tak bardzo, że moment obrotowy na wale silnika może nie wystarczyć do jego obrotu. Samouruchamianie silników elektrycznych może nie nastąpić, jeśli napięcie na szynie jest poniżej 55-65% i nie m. Aby zapewnić samoczynny rozruch najbardziej krytycznych silników elektrycznych, zainstalowano zabezpieczenie podnapięciowe, które wyłącza zbędne silniki elektryczne, których brak przez pewien czas nie wpłynie na proces produkcyjny. Jednocześnie zmniejsza się całkowity prąd samorozruchu i wzrasta napięcie na szynach pomocniczych, co zapewnia samorozruch krytycznych silników elektrycznych.

W niektórych przypadkach, podczas długiego braku napięcia, zabezpieczenie podnapięciowe wyłącza również krytyczne silniki elektryczne. Jest to konieczne w szczególności do uruchomienia obwodu AVR silników elektrycznych, a także zgodnie z technologią produkcji. Tak więc np. w przypadku unieruchomienia wszystkich oddymiaczy konieczne jest wyłączenie młyna i wentylatorów nadmuchowych oraz podajników pyłu; w przypadku zatrzymania dmuchaw - wentylatory młyna i podajniki pyłu. Wyłączenie krytycznych silników elektrycznych przez zabezpieczenie podnapięciowe przeprowadza się również w przypadkach, gdy ich samorozruch jest niedopuszczalny ze względów bezpieczeństwa lub ze względu na niebezpieczeństwo uszkodzenia napędzanych mechanizmów.

Najprostsze zabezpieczenie podnapięciowe można wykonać za pomocą jednego przekaźnika napięciowego podłączonego do napięcia międzyfazowego. Jednak ta realizacja ochrony jest zawodna, ponieważ w przypadku przerw w obwodach napięciowych możliwe jest fałszywe wyłączenie silników elektrycznych. Dlatego obwód zabezpieczający z pojedynczym przekaźnikiem jest używany tylko w przypadku zastosowania przekaźnika bezpośredniego działania.Aby zapobiec fałszywemu działaniu zabezpieczającemu w przypadku awarii obwodu napięciowego, stosuje się specjalne obwody do załączania przekaźnika napięciowego. Jeden z takich schematów dla czterech silników elektrycznych, opracowany w Tyazhpromelectroproekt, pokazano na ryc. 6.5. Przekaźnik podnapięciowy sterowany bezpośrednio KVT1-KVT4 podłączony do napięć międzyfazowych ab I pne. Aby zwiększyć niezawodność ochrony, przekaźniki te są zasilane oddzielnie od urządzeń i mierników podłączonych do obwodów napięciowych za pomocą trójfazowego wyłącznika SF3 z wyzwalaczem elektromagnetycznym bezzwłocznym (stosowane są dwie fazy wyłącznika).

Faza W obwody napięciowe nie są uziemione głucho, ale przez bezpiecznik przebicia fv, Eliminuje możliwość jednofazowych zwarć w obwodach napięciowych, a także zwiększa niezawodność zabezpieczenia. W fazie ALE zabezpieczenie zainstalowanego wyłącznika jednofazowego SFI z elektromagnetycznym wyzwalaczem natychmiastowym i w fazie OD - wyłącznik z opóźnionym wyzwalaczem termicznym. Między fazami ALE I OD w zestawie znajduje się kondensator C o pojemności około 30 uF, którego przeznaczenie wskazano poniżej.

Ryż. 6 5. Obwód zabezpieczenia podnapięciowego z przekaźnikiem bezpośredniego działania typu RNV

W przypadku uszkodzenia w obwodach napięciowych dane zabezpieczenie będzie zachowywać się w następujący sposób. Zwarcie jednej z faz do ziemi, jak wspomniano powyżej, nie prowadzi do zadziałania wyłączników, ponieważ obwody napięciowe nie mają martwego uziemienia. Z dwufazowym zwarciem faz W I OD wyłączy się tylko wyłącznik automatyczny SF2 fazy OD. Przekaźnik napięciowy KVT1 I KVT2 pozostawać podłączony do normalnego napięcia i dlatego nie uruchamiać. Przekaźnik KVT3 I KVT4, wyzwalany przez zwarcie w obwodach napięciowych, po wyłączeniu wyłącznika SF2 podciągnij się ponownie, ponieważ będą zasilane z fazy ALE przez kondensator OD. Z fazami zwarciowymi AB lub AC wyłącznik się wyłączy SF1, zainstalowany w fazie ALE. Po wyłączeniu przekaźnika zwarciowego KVT1 I KVT2 podciągnąć się ponownie pod działaniem napięcia z fazy OD, przechodząc przez kondensator C. Przekaźnik KVT3 I KVT4 nie uruchomi się. Przekaźniki zachowują się podobnie w przypadku zaniku fazy. ALE I OD. W ten sposób rozważany schemat ochrony nie działa fałszywie z najbardziej prawdopodobnym uszkodzeniem obwodów napięciowych. Fałszywe zadziałanie zabezpieczenia jest możliwe tylko w przypadku mało prawdopodobnego uszkodzenia obwodów napięciowych - zwarcia trójfazowego lub wyłączenia wyłączników SF1 I SF2. Sygnalizacja awarii obwodu napięciowego realizowana jest przez styki przekaźnika KV1.1, KV2.1, KV3.1 i styki wyłączników, SF1.1, SF2.1, SF3.1.

W instalacjach o stałym prądzie roboczym zabezpieczenie podnapięciowe wykonuje się dla każdego odcinka szyn pomocniczych zgodnie ze schematem przedstawionym na rys.1. 6.6. W obwodzie przekaźnika czasowego CT1, działając w celu wyłączenia nieodpowiedzialnych silników elektrycznych, styki trzech przekaźników minimalnego napięcia są połączone szeregowo KV1. Dzięki takiemu załączeniu przekaźnika zapobiega się fałszywemu zadziałaniu zabezpieczenia w przypadku przepalenia dowolnego bezpiecznika w obwodach przekładnika napięciowego. Napięcie zadziałania przekaźnika KV1 około 70% akceptowane U nie m.

Ryż. 6.6. Obwód ochrony podnapięciowej przy stałym prądzie roboczym: ale- obwody napięcia przemiennego; b- obwody operacyjne I- wyłączyć nieodpowiedzialne silniki; II- wyłączyć krytyczne silniki.

Zwłoka czasowa zabezpieczenia wyłączenia silników elektrycznych nieodpowiedzialnych jest regulowana od wyłączeń silników elektrycznych i jest ustawiona na 0,5-1,5s. Przyjmuje się, że zwłoka czasowa wyłączenia krytycznych silników elektrycznych wynosi 10-15 s, aby zabezpieczenie nie zadziałało w celu ich wyłączenia podczas spadków napięcia spowodowanych zwarciem i samoczynnym rozruchem silników elektrycznych. Jak pokazuje doświadczenie eksploatacyjne, w niektórych przypadkach samorozruch silników elektrycznych trwa 20-25 s przy spadku napięcia na szynach pomocniczych do 60-70% U nie m . Jednocześnie, jeśli nie zostaną podjęte żadne dodatkowe środki, zabezpieczenie podnapięciowe (przekaźnik KV1), z ustawieniem podróży (0,6-0,7) U nie m , może modyfikować i wyłączać krytyczne silniki elektryczne. Aby temu zapobiec w obwodzie uzwojenia przekaźnika czasowego CT2, działając na wyłączenie krytycznych silników elektrycznych, styk jest włączony KV2.1 czwarty przekaźnik napięciowy KV2. Ten przekaźnik minimalnego napięcia ma ustawienie wyzwalania rzędu (0,4-0,5) U nom i niezawodnie powraca podczas samodzielnego startu. Przekaźnik KV2 będzie utrzymywał swój styk zamknięty przez długi czas tylko wtedy, gdy napięcie na szynach pomocniczych zostanie całkowicie usunięte. W przypadkach, gdy czas samoczynnego rozruchu jest krótszy niż czas opóźnienia przekaźnika CT2, przekaźnik KV2 nie zainstalowany.

Ostatnio elektrownie zastosowały inny schemat ochrony, pokazany na ryc. 6.7. W tym obwodzie stosowane są trzy przekaźniki rozruchowe: przekaźnik napięciowy składowej przeciwnej KV1 typ RNF-1M i przekaźnik podnapięciowy KV2 I KV3 typ RN-54/160.

Ryż. 6.7. Obwód zabezpieczenia podnapięciowego z przekaźnikiem napięciowym składowej zgodnej: ale- obwody napięciowe; b- obwody operacyjne

W trybie normalnym, gdy napięcia międzyfazowe są symetryczne, styk NC KV1.1 w obwodzie uzwojenia przekaźnika czasowego zabezpieczenia CT1 I CT2 zamknięte i zamykające KV1.2 w obwodzie alarmowym jest otwarty. Styki zerwania przekaźnika K.V2.1 I KV3.1 podczas otwierania. Gdy napięcie spadnie na wszystkich fazach, styk KV1.1 pozostanie zamknięty i będzie działał kolejno: pierwszy stopień zabezpieczenia podnapięciowego, który jest realizowany za pomocą przekaźnika KV2(ustawienie robocze 0,7 U nom) i CT1; drugi - za pomocą przekaźnika KV3(ustawienie robocze 0,5 U nom) i CT2. W przypadku naruszenia jednej lub dwóch faz obwodów napięciowych przekaźnik zostaje pobudzony KV1, czyj kontakt zamykający KV1.2 podawany jest sygnał o usterce obwodów napięciowych. Po uruchomieniu każdego stopnia ochrony opony otrzymuje plus SHMN1 I SHMN2 odpowiednio, skąd dochodzi do obwodów wyłączających silników elektrycznych. Działanie zabezpieczenia sygnalizowane jest poprzez wskazanie przekaźników KH1 I KH2, posiadające równoległe uzwojenia.

Wymaga niezawodnej ochrony przed przegrzaniem, zwarciami i wszelkiego rodzaju przeciążeniami, które mogą być spowodowane awariami lub awariami. Aby zapobiec takim sytuacjom, w przemyśle produkowanych jest wiele różnych urządzeń, które zarówno pojedynczo, jak i w połączeniu z innymi środkami tworzą potężną jednostkę ochrony silnika. Ponadto nowoczesne obwody koniecznie zawierają różne elementy zaprojektowane tak, aby kompleksowo chronić sprzęt elektryczny w przypadku awarii zasilania jednej lub kilku faz zasilania jednocześnie. Ochrona silników elektrycznych jest bardzo ważna w każdej produkcji, ponieważ bez niej trudno wyobrazić sobie pełnoprawną pracę maszyn i zespołów.

Istnieją kompleksowe środki ochrony silników elektrycznych służące do przeciwdziałania sytuacjom awaryjnym, do których mogą należeć takie przypadki jak np. nieautoryzowany rozruch, praca na dwóch fazach jednocześnie, praca przy niskim lub wysokim napięciu, zwarcie układu elektrycznego okrążenie.

Do takich środków należą bezpieczniki lub wyłączniki o charakterystyce D (chronią silnik przed prądami zwarciowymi). Specyfiką ich pracy jest to, że takie automatyczne urządzenia nie wyłączają się po uruchomieniu silnika elektrycznego, jeśli siła jego prądu rozruchowego osiąga wysoki poziom przez okres krótszy niż jedna sekunda. Najpopularniejszą marką takich przełączników jest np. Acti 9.

Specjalne wyłączniki mogą być również stosowane do ochrony silników elektrycznych. Wyłącznik ochronny silnika posiada elektromagnetyczny, regulowany wyzwalacz termiczny, który umożliwia ochronę urządzenia przed zwarciem i przeciążeniem. Rezultatem jest znaczne skrócenie przestojów silnika i kosztów konserwacji. Możemy tu wymienić takie marki jak np. GV2 (3), PKZM, MPE 25, itp. Do zabezpieczeń wykorzystywane są również przekaźniki termiczne, które są instalowane na stycznikach (zapewniają zabezpieczenie przeciążeniowe). Przekaźnik zabezpieczenia termicznego wyłącza trójfazowe silniki elektryczne w przypadku przegrzania za pomocą wbudowanego wyłącznika pomocniczego. Znanymi markami takich przekaźników są w szczególności SIRIUS i ZB Przekaźnik do monitorowania napięcia, asymetrii i obecności faz z kolei odłącza zasilanie silnika w przypadku zaniku jednej z faz, przekroczenia lub spadek dopuszczalnego napięcia. Dzięki temu przekaźnikowi w razie wypadku następuje automatyczne wyłączenie obciążenia trójfazowego. Dodatkowo przekaźnik kontroli napięcia automatycznie powraca do trybu pracy po przywróceniu sieci. Popularne marki takich przekaźników są produkowane przez EKF i ABB.

Zabezpieczenie silnika jest kluczem do jego stabilnej pracy. Podstawową zasadą działania takich urządzeń jest to, że monitorują one pobór prądu silnika, a także mierzą temperaturę jego uzwojenia i wyłączają silnik, gdy uzwojenie nagrzewa się powyżej maksymalnej dopuszczalnej temperatury.