Защита электродвигателя

Подписка на рассылку

Защита электродвигателя – это комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на повышение продолжительности периода эксплуатации машины и профилактику её поломок, вызванных воздействием внешних факторов. В частности, они направлены на предотвращение перегрева, коротких замыканий, попадания влаги, неполнофазного режима работы и подобных проблем.

Целесообразно рассматривать следующие виды защиты электродвигателя:

• от короткого замыкания;
• от пропадания фазы (неполнофазного режима);
• от перегрева (температурная);
• от попадания влаги;
• от перегрузки по току (электрическая).

Защита электродвигателя от короткого замыкания

Для защиты электродвигателя от короткого замыкания применяются специальные аппараты мгновенного действия, задача которых – прекратить подачу тока в случае появления замыкания в цепи. Технические решения определяются мощностью машины.

Так, для электродвигателей, работающих в сетях с напряжением до 500 В целесообразно использовать плавкие предохранители, однако можно так же использовать автоматические выключатели с времятоковой характеристикой С или D в зависимости от кратности пускового тока ЭД. Для машин с большим напряжением или высокой мощностью рекомендуется применять электромагнитные реле либо автоматические выключатели с ЭМ-расцепителем.

Аппараты мгновенного выключения подачи электричества устанавливаются таким образом, чтобы быть отстроенными от пусковых токов и токов самозапуска.

Защита электродвигателя от пропадания фазы

Защита электродвигателя от неполнофазного режима (пропадания одной из фаз) применяется в трёхфазных машинах. Она может быть реализована через релейный или диоднотранзисторный механизм. Первый вариант наиболее распространён, поскольку обеспечивает высокую скорость срабатывания, отличается надёжностью, низкой ценой и простотой в реализации.

Обычно реле контроля фаз устанавливается в сети катушки контактора ЭД. В этом случае оно прекращает подачу напряжения при потере одной из фаз только на машину.

Защита электродвигателя от перегрева

Температурная защита электродвигателя от перегрева, вызванного отличными от перегрузок факторами, реализовывается посредством установки соответствующего реле. Реле подключается к позисторным датчикам температуры, встраиваемым в обмотки статора, и размыкает цепь питания при превышении допустимых параметров нагрева.

Тем не менее, такая тепловая защита электродвигателя применяется нечасто. Это обусловлено тем, что обычно электродвигатели «сами по себе» не перегреваются, превышение температуры вызывается перегрузкой или коротким замыканием в обмотках, для защиты от которых используются другие механизмы.

Защита электродвигателя от перегрузки

Защита электродвигателя от перегрузки очень схожа с защитой от перегрева, поскольку повышение температуры обмоток является заметным «симптомом» перегрузки. Как следствие, защитные устройства очень часто базируются на термочувствительных или плавких элементах.

Подобный принцип действия реализуется в температурных и тепловых реле, а также автоматических выключателях с тепловым расцепителем. Все они оснащаются термочувствительным датчиком, который устанавливается непосредственно в обмотки электродвигателя.

Иной принцип реализовывается в термореле. Расцепитель в них срабатывает при превышении силой тока определённых показателей.

И, наконец, реле с часовым механизмом защищают электродвигатель от перегрузки, просто отключая его по истечении определённого времени работы.

Электрическая защита двигателя

Токовая защита двигателя реализуется через электромагнитное реле. При превышении силой тока определённых значений цепь просто размыкается, и машина останавливается.

А вот от повышения или понижения напряжения – регулярно. И в ней также используются электромагнитные реле. Впрочем, сейчас они всё чаще заменяются микропроцессорными, которые способны к самостоятельному замеру напряжения и размыканию цепи в случае понижения ниже минимального уровня.

Электромагнитные реле, использующиеся для электрической защиты двигателя, также предотвращают самопроизвольный старт машины после возобновления питания.

Защита электродвигателя от воды

Защита электродвигателя от воды осуществляется как непосредственно производителем машины, так и конструктором агрегата, в котором данный электродвигатель применяется.

Каждый электродвигатель выполняется в корпусе с определённой степенью защиты от воды. Она характеризуется не только климатическим исполнением, но и, например, сертификацией IP. Так, электродвигатели с сертификацией IP54 защищены от водяных брызг независимо от стороны, с которой оные пришли, а с сертификацией IP56 – от сильных водяных струй, также со всех сторон.

В принципе, при соблюдении целостности изоляции обмоток вода электродвигателю не страшна. Однако для повышения защиты от её негативного действия стоит изолировать контакты подключённых фаз, а также выполнять корпуса агрегатов, в которых используется электродвигатель, в водонепроницаемом или водозащищённом корпусе.

Перегрев электродвигателя и необходимость его защиты

Всякий раз, когда мы думаем о перегреве двигателя, первое, что приходит на ум, — это перегрузка. Из-за механической перегрузки двигатель потребляет более высокий ток от источника питания, что приводит к чрезмерному перегреву двигателя. Двигатель также может быть перегрет, если ротор механически заблокирован, то есть становится неподвижным под действием любой внешней механической силы. В этой ситуации двигатель будет потреблять чрезмерно высокий ток от источника питания, что также приводит к проблеме перегрева.

Другой причиной перегрева является низкое напряжение питания. Поскольку идентификатор мощности, потребляемый двигателем, зависит от состояния нагрузки двигателя, при более низком напряжении питания электродвигатель будет потреблять больший ток от сети для поддержания необходимого крутящего момента.

Одиночная фазировка также негативно сказывается. Когда одна фаза питания не работает, остальные две фазы потребляют более высокий ток для поддержания необходимого крутящего момента нагрузки, что приводит к перегреву двигателя. Состояние дисбаланса между тремя фазами питания также вызывает перегрев обмотки двигателя, так как система дисбаланса приводит к току обратной последовательности в обмотке статора.

Опять же, из-за внезапной потери и восстановления напряжения питания может возникнуть чрезмерный нагрев двигателя. Поскольку из-за внезапной потери напряжения питания, двигатель разгоняется, а из-за внезапного восстановления напряжения двигатель ускоряется до достижения номинальной скорости, и, следовательно, для этого двигателя потребляется более высокий ток из источника питания.

Поскольку тепловая перегрузка или перегрев двигателя может привести к повреждению изоляции и обмотки, следовательно, для надлежащей защиты двигателя от тепловой перегрузки двигатель должен быть защищен от следующего:

• Механическая перегрузка;
• Задержка вала двигателя;
• Низкое напряжение питания;
• Одиночная фаза питающей сети;
• Разбалансировка питающей сети;
• Внезапная потеря и восстановление напряжения питания.

Самая основная схема защиты двигателя — это защита от тепловой перегрузки, которая в первую очередь охватывает защиту от всех вышеупомянутых состояний.

Еще одна вещь, которую мы должны помнить при обеспечении защиты двигателя от тепловой перегрузки. На самом деле каждый двигатель имеет определенное значение допуска на перегрузку. Это означает, что каждый двигатель может работать за пределами номинальной нагрузки в течение определенного допустимого периода в зависимости от условий его нагрузки. Как долго двигатель может работать безопасно для конкретной нагрузки, определяется производителем. Соотношение между различными нагрузками на двигатель и соответствующими допустимыми периодами для его работы в безопасном состоянии называется температурной предельной кривой двигателя.

При выборе теплового реле перегрузки следует помнить, что данное реле не является мгновенно срабатывающим. Оно имеет минимальную задержку в работе, поскольку биметаллическая полоса требует времени на нагрев и деформацию для максимального значения рабочего тока. Как правило, тепловое реле срабатывает через 25-30 секунд, если ротор внезапно заблокирован механически, либо двигатель не запускается. В этой ситуации двигатель будет потреблять огромный ток от источника питания. Если двигатель не изолирован заранее, может произойти более серьезное повреждение.

Как предотвратить перегрев мотора?

Перегрев мотора во время движения относится к наиболее опасным ситуациям неисправности транспортного средства. Результатом этого могут быть:

• заклинивание мотора;
• повреждение системы охлаждения (разрыв патрубков, нарушение герметичности радиатора);
• трещина в головке, блоке;
• нарушение электрооборудования авто.

Водитель должен постоянно контролировать температуру ОЖ во время движения, при ее повышении до критических значений принять меры для стабилизации значения.

Общая последовательность действий для предотвращения перегрева двигателя

В случае, если температура двигателя приблизилась к критическому значению, водитель должен:

1. Оценить дорожную обстановку, сбросить обороты, перестроиться, остановить машину в крайнем правом ряду безопасно для других участников дорожного движения, заглушить двигатель, выключить электроприборы и зажигание. В большинстве исправных автомобилей на критических температурах вентилятор при выключении зажигания продолжает работать до снижения температуры. Если такого не происходит, зажигание следует включить вновь, не запуская двигатель.

2. Ни в коем случае не пытаться открыть крышку радиатора, иначе можно обжечься: жидкость при понижении давления мгновенно вскипит.

3. Открыть капот, дать двигателю остыть не менее получаса, открыть крышку радиатора, проверить уровень ОЖ по символам на расширительном бачке, если необходимо, долить охлаждающую жидкость аналогичного цвета.

Меры для предотвращения перегрева мотора

Перегрев силового агрегата – признак неработоспособности или неправильной работы одной из систем. Необходимо обнаружить проблемы и их устранить.

1. Датчики температуры ОЖ. Их обычно три:

• датчик приборной панели;
• датчик системы контроля двигателя;
• сенсор системы включения вентилятора радиатора.

Датчики можно проверить параметрическим методом (мультиметром) или компьютерной диагностикой.

2. Вентиляторы радиатора, силовые реле и предохранители. Устройства необходимо проверить, в случае неисправности – заменить.

3. Негерметичность системы охлаждения, утечка, испарение ОЖ. Следует проверить и устранить все утечки. Это лучше делать на холодном двигателе.

4. Неправильное положение жалюзи радиатора (летний-зимний режимы, если такие имеются).

5. Причиной перегрева может быть микротрещина в блоке или головке. В таком случае требуется капитальный ремонт движка.

6. Загромождение подкапотного пространства посторонними предметами, ухудшающее охлаждение радиатора. Необходимо максимально освободить пространство от нештатных приборов и инструмента.

В качестве дополнительных мер для увеличения эффективности системы охлаждения используют:

• увеличение числа вентиляторов охлаждения (с одного до двух);
• монтаж нештатного радиатора повышенной рабочей поверхности;
• установка специальной конструкции воздухозаборника радиатора;
• чип-тюнинг блока управления двигателя для более раннего включения вентилятора.

Такие неординарные меры применяют в автомобилях, модифицируемых под спортивные цели.

Онлайн помощник домашнего мастера

Защита электродвигателя: основные виды, схемы подключения и принцип работы. Инструкция как установить своими руками

Наверно все знают, что различные устройства работают на основе электрических двигателей. Но для чего нужна защита электродвигателей осознает лишь малая часть пользователей. Оказывается они могут сломаться в результате различных непредвиденных ситуаций.

Чтобы избежать проблем с высокими затратами на ремонт, неприятных простоев и дополнительных материальных потерь используются качественные защитные устройства. Далее разберемся в их устройстве и возможностях.

Краткое содержимое статьи:

Как создается защита для электродвигателя?

Постепенно рассмотрим основные устройства защиты электродвигателей и особенности их эксплуатации. Но сейчас расскажем об трех уровнях защиты:

• Внешняя версия защиты для предохранения от короткого замыкания. Обычно относится к разным видам либо представлена в виде реле. Они обладают официальным статусом и обязательны к установке согласно нормам безопасности на территории РФ.
• Внешняя версия защиты электродвигателей от перегрузки помогает предотвратить опасные повреждения либо критические сбои в процессе работы.
• Встроенный тип защиты спасет в случае заметного перегрева. И это защитит от критических повреждений либо сбоев в процессе эксплуатации. В этом случае обязательны выключатели внешнего типа иногда применяется реле для перезагрузки.

Из-за чего отказывает электродвигатель?

В процессе эксплуатации иногда появляются непредвиденные ситуации, останавливающие работу двигателя. Из-за этого рекомендуется заранее обеспечить надежную защиту электродвигателя.

Можете ознакомиться с фото защиты электродвигателя различного типа чтобы иметь представление о том, как она выглядит.

Рассмотрим случаи отказа электродвигателей в которых с помощью защиты можно избежать серьезных повреждений:

• Недостаточный уровень электрического снабжения;
• Высокий уровень подачи напряжения;
• Быстрое изменение частоты подачи тока;
• Неправильный монтаж электродвигателя либо хранения его основных элементов;
• Увеличение температуры и превышение допустимого значения;
• Недостаточная подача охлаждения;
• Повышенный уровень температуры окружающей среды;
• Пониженный уровень атмосферного давления, если эксплуатация двигателя происходит на увеличенной высоте на основе уровня моря;
• Увеличенная температура рабочей жидкости;
• Недопустимая вязкость рабочей жидкости;
• Двигатель часто выключается и включается;
• Блокирование работы ротора;
• Неожиданный обрыв фазы.

Чтобы защита электродвигателей от перегрузки справилась с перечисленными проблемами и смогла защитить основные элементы устройства необходимо использовать вариант на основе автоматического отключения.

Часто для этого используется плавкая версия предохранителя, поскольку она отличается простотой и способна выполнить много функций:

Версия на основе плавкого предохранительного выключателя представлена аварийным выключателем и плавким предохранителем, соединенных на основе общего корпуса. Выключатель позволяет размыкать либо замыкать сеть с помощью механического способа, а плавкий предохранитель создает качественную защиту электродвигателя на основе воздействия электрического тока. Однако выключателем пользуются в основном для процесса сервисного обслуживания, когда необходимо остановить передачу тока.

Плавкие версии предохранителей на основе быстрого срабатывания считаются отличными защитниками от коротких замыканий. Но непродолжительные перегрузки могут привести к поломке предохранителей этого вида. Из-за этого рекомендуется использовать их на основе воздействия незначительного переходного напряжения.

Плавкие предохранители на основе задержки срабатывания способны защитить от перегрузки либо различных коротких замыканий. Обычно они способны выдержать 5-краткое увеличение напряжения в течение 10-15 секунд.

Важно: Автоматические версии выключателей отличаются по уровню тока для срабатывания. Из-за этого лучше использовать выключатель способный выдержать максимальный ток в процессе короткого замыкания, появляющегося на основе данной системы.

Тепловое реле

В различных устройствах используется тепловое реле для защиты двигателя от перегрузок под воздействием тока либо перегрева рабочих элементов. Оно создается с помощью металлических пластин, обладающих различным коэффициентом расширения под воздействием тепла. Обычно его предлагают в связке с магнитными пускателями и автоматической защитой.

Автоматическая защита двигателя

Автоматы для защиты электродвигателей помогают обезопасить обмотку от появления короткого замыкания, защищают от нагрузки либо обрыва любой из фаз. Их всегда используют в качестве первого звена защиты в сети питания мотора. Потом используется магнитный пускатель, если необходимо он дополняется тепловым реле.

Каковы критерии выбора, подходящего автомата:

• Необходимо учитывать величину рабочего тока электродвигателя;
• Количество, использующихся обмоток;
• Возможность автомата справляться с током в результате короткого замыкания. Обычные версии работают на уровне до 6 кА, а лучшие до 50 кА. Стоит учитывать и скорость срабатывания у селективных менее 1 секунды, нормальных меньше 0,1 секунды, быстродействующих около 0,005 секунды;
• Размеры, поскольку большая часть автоматов можно подключать с помощью шины на основе фиксированного типа;
• Вид расцепления цепи – обычно применяется тепловой либо электромагнитный способ.

Универсальные блоки защиты

Различные универсальные блоки защиты электродвигателей помогают уберечь двигатель с помощью отключения от напряжения либо блокированием возможности запуска.

Они срабатывают в таких случаях:

• Проблемы с напряжением, характеризующиеся скачками в сети, обрывами фаз, нарушением чередования либо слипания фаз, перекосом фазного или линейного напряжения;
• Механической перегруженности;
• Отсутствие крутящего момента для вала ЭД;
• Опасных эксплуатационной характеристике изоляции корпуса;
• Если произошло замыкание на землю.

Хотя защита от понижения напряжения, может быть, организована и другими способами мы рассмотрели основные из них. Теперь у вас есть представление о том зачем необходимо защищать электродвигатель, и как это осуществляется с помощью различных способов.