Основные устройства для защиты электродвигателей

В настоящее время трехфазные асинхронные электродвигатели являются основным преобразователем электрической энергии в механическую. Своему широкому распространению данные устройства обязаны невысокой стоимостью и высоким КПД. Несмотря на невысокую стоимость двигателей, зачастую даже кратковременный простой двигателя, приводят к большим производственным потерям, поэтому в настоящее время на электротехническом рынке появляется все больше устройств, обеспечивающих их защиту от повреждений, связанных с работой при повышенных нагрузках или неисправностях в питающей цепи.

На данный момент наиболее распространены следующие типы защитного оборудования для трехфазных электродвигателей.

Тепловые реле

(РТЛ, РТТ, RTLU и т.д.)-данные устройства защищают общепромышленных и крановых электродвигателей, от работы в режимах, когда ток превышает номинальные значения. Обычно устанавливаются на контакторах или магнитных пускателях.

Мотор автоматы

– автоматические выключатели, защищающие от токов перегрузки и короткого замыкания. Отличаются от обычных автоматов возможностью регулировки уставки тока перегрузки и уставкой электромагнитного расцепителя на 13In, что позволяет избежать ложных срабатываний при пуске двигателя под нагрузкой.

Автоматические выключатели

– используются для защиты от токов перегрузки и коротких замыканий, обычно используются для двигателей большой мощностью. В основном используются или специализированные автоматы для защиты двигателей или автоматы с полупроводниковыми расцепителями. Во втроом случае пользователь имеет возможность выставить сам необходимые ему значения срабатывания автомата, а также повышается уровень защиты, так как полупроводниковый расцепитель в отличии от термомагнитного независим от температуры окружающей среды.

Реле контроля фаз и напряжения

— устройства защищающие двигатель от обрыва фаз, ассиметрии фаз, перекоса фаз. При отклонениях номинальных заданных значений питающей сети, контакты реле переключаются и срабатывают коммутационные устройства управляющие включением выключением двигателей

Универсальный блок защиты УБЗ 301

Также в последнее время все большую популярность получили универсальные блоки защиты УБЗ производства Новатек Электро. Данные многофункциональные устройства в настоящий момент обеспечивают наиболее полную и комплексную защиту по напряжению, по фазным/линейным токам.

Низковольтные комплектые устройства: ящики управления двигателем, в т.ч. с устройством плавного пуска

обеспечивают комплексную защиту электродвигателей от перегузок, коротких замыканий, перекоса и обрыва фаз

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.

Простая и надежная защита электродвигателя. А еще тест.

Защита электромоторов очень важная и как мне кажется недооцененная тема. Сейчас для них придумано очень много разных защит: реле контроля фаз и напряжение, тепловые защиты, универсальные блок-защиты, реле контроля тока и т.д.

Самой простой и достаточной надежной, я вижу такую защиту как мотор-автоматы или как их еще называют — ручные пускатели. По сути это специальный автоматический выключатель с усиленными контактами и возможностью настроить защиту под конкретный двигатель. Делают почти все известные производителями электрики. Один из примеров:

Этим устройством можно пользоваться как выключателем. В тоже время питающая трасса и двигатель будут защищены от перегрузки и токов короткого замыкания. Вдобавок при обрыве одной из питающих линий, автомат отключит мотор. Работает это так: при отсутствии одной из питающих фаз, в двигателе возникает ток выше номинального. Мотор-автомат как правило настраивают на ном. ток двигателя. И через некоторое время устройство обесточит двигатель.

Если требуется только ручное управление (как выключателем) подключается очень просто:

Можно сделать схему управления на магнитном пускателе. Для этого нужен мотор-автомат с блок контактами:

Если автоматам предстоит трудиться вне электрического щита, для них предусмотрены специальные пыле-влаго защитные боксы:

При выборе мотор-автомата для электродвигателя есть 2 основных пункта:

1. Тепловая защита должна подходить под номинальный ток двигателя.,
2. Электромагнитный расцепитель не должен срабатывать при пусковом токе.

Нужные параметры автомата указывают на лицевой стороне, однако не всегда пишут ток магнитного расцепителя.

Номинальный ток электродвигателя всегда указывают на его табличке. Когда ток неизвестен, его можно замерить токоизмерительными клещами. Двигатель при этом должен быть под нагрузкой и не греться. Исходя из замеров выбрать автомат. В том случае когда известны обороты и вес, можно сравнить с моторами от других производителей. Пример тут в конце статьи .

Пусковой ток двигателя указывается в паспорте. Конечно, у мотора не всегда табличка то есть, что говорить про паспорт. Однако, если поизучать характеристики автоматов, то видно, что электромагнитный расцепитель делают прям с хорошим запасом. Например у указанного выше, максимальный рабочий ток 0,63 А. при этом ток магнитного расцепителя 9.8 А., запас сделан в 15,5 раз. Сомневаюсь, что стандартный мотор, с таким номинальным током, может вызвать подобную перегрузку. Если он конечно исправен.

Также при выборе можно пользоваться таблицами подбора мотор-автоматов по мощности двигателя . На сайтах производителей таких таблиц мне найти не удалось, на видных местах по крайней мере. А вот таблицы с профильных ресурсов имеются:

Например для двигателя 0,37 кВт при питании от трехфазной сети 400 вольт, подходят автоматы GZ1 E06 и ПРК 1,6. Если его же захочу запитать от трехфазной сети 230 В, то GZ1 E07 и ПРК 2,5.

А теперь давайте тестировать. Посмотрим через сколько при перегрузке один из них отключится. Для проверки есть автомат ВАМУ 1,6 от «Телемеканик»(Schneider Electric) и нагрузка в виде мотора запитанного от преобразователя частоты. Через автомат будет проходить ток 1,35-1,43 А в каждой линии, настроен он на 1 ампер. Проверка стартует из «холодного» состояния, это значит до включения автомат не пропускал через себя питание. Если пропускал, то время срабатывания уменьшается.

При перегрузке 35-43% автомату потребовалось 8 минут чтобы отключиться. После срабатывания он некоторое время не взводится.

Даем остыть пару часов и следующий тест с током 1,44-1,55 А. Двигатель подключен с помощью конденсатора. Смотрим результат:

Теперь он сработал быстрее, всего за 3 минуты.

Много это или мало интересно ваше мнение (меня устраивает). Сами производители не особо выкладывают свои нормы к ним. Если сравнивать с тепловыми реле РТЛ то +/- тоже самое:

Проверявшийся автомат Б\У и сколько он пережил коротких замыканий и перегрузок неизвестно.

У меня есть опыт работы с данными устройствами от Schneider Electric и Siemens. Особых проблем с ними никогда не возникало. Если сразу выяснить почему автомат сработал, то двигатель остается цел. А чтоб вывести такую защиту из строя, нужно реально постараться.

Спасибо за внимание. Если статья была полезна — поддержите лайком, если понравилась, то поделитесь в соц. сетях. Интересны подобные темы? — подписывайтесь на блог.

Защита электродвигателей

Различные типы электродвигателей широко используются практически во всех сферах деятельности современного человека. Качество работы электродвигателя и срок его службы зависят от множества факторов: грамотной эксплуатации, правильного подбора прочих элементов системы, использования соответствующей электросхемы и т.д. Однако даже при соблюдении всех эксплуатационных требований в электросистемах, под воздействием различных факторов, могут возникать аварийные режимы, которые могут стать причиной выхода электродвигателя из строя. Чтобы предотвратить такие неприятные последствия, как вынужденный простой оборудования и дорогостоящий ремонт, важно ещё на этапе проектирования электросистемы предусмотреть защиту электродвигателя, которая может быть организована различными способами.

В каких случаях защита электродвигателя окажется эффективной

Защита электродвигателя, организованная одним из перечисленных ниже способов, поможет избежать выхода прибора из строя при возникновении таких внештатных ситуаций, как:

— недостаточный уровень подачи электроснабжения;
— чрезвычайно высокое напряжение;
— резкие скачки частоты подачи тока;
— ошибки, совершённые при монтаже электродвигателя в электросистему;
— превышение верхнего или нижнего порогов допустимого температурного режима;
— перегрев электродвигателя;
— несоблюдение рекомендованных производителем условий эксплуатации устройства;
— использование рабочей жидкости с недопустимой вязкостью;
— работа электродвигателя в режиме частых пусков/остановок;
— блокировка работы ротора;
— внезапный обрыв фазы.

Типы и особенности защиты электродвигателя

Существуют различные типы защиты электродвигателей, каждый из которых имеет свои особенности. Выбирая оптимальный тип защиты для каждого конкретного случая важно руководствоваться индивидуальными параметрами существующей или проектируемой электросети.

К устройствам внешней защиты электродвигателей относятся различные автоматы, предохранители и выключатели, реагирующие на превышение допустимых токовых значений, возникающее в сети. В случае если токи сети начинают превышать допустимые номинальные значения, такие устройства отключают электродвигатель, тем самым предотвращая его повреждения. Эффективной такая защита окажется также при блокировке ротора, а вот при повышении допустимой температуры обмоток она окажется бесполезной.

При этом важно отметить, что внешние аппараты максимально-токовой защиты, к которым следует отнести электромагнитные реле, плавкие предохранители и автоматические выключатели, использующие электромагнитный способ расцепления, обеспечивают защиту электродвигателей на более высоком качественном уровне. Отключение двигателя от сети при использовании таких устройств защиты происходит практически мгновенно (без выдержки), как только в сети появляются признаки короткого замыкания или экстремальные значения токов.

Большой популярностью на современном рынке пользуются также универсальные защитные устройства: мотор-автоматы с модульной конструкцией, устанавливаемые на DIN-рейку и осуществляющие управление работой контакторов. Самые продвинутые версии мотор-автоматов дают дополнительную возможность точной регулировки параметров защитного отключения.

Встроенные защитные устройства — терморезисторы и автоматические выключатели – в отличие от внешних устройств обеспечивают защиту обмоток, контролируя их температуру. Наиболее популярными устройствами, использующимися для организации внутренней защиты электродвигателей, являются терморезисторы РТС и тепловые автоматические выключатели.

Установка терморезисторов РТС, имеющих положительный температурный коэффициент сопротивления, в обмотки осуществляется производителем электродвигателя. Принцип действия терморезисторов основан на резком увеличении сопротивления при достижении максимально допустимого температурного порога в обмотках статора. Превышение суммарного сопротивления цепочки приводит к срабатыванию контакта входного реле, который, в свою очередь, управляет катушкой магнитного пускателя или расцепителем автомата, отключая электродвигатель.

Организация внутренней защиты с помощью термисторов особенно актуальна в случаях, когда температуру двигателя нельзя с достаточной точностью определить по значениям тока: например, при работе электродвигателя в повторно-кратковременном режиме. Кроме того, терморезисторы РТС окажутся очень полезными в случае сильного загрязнения двигателя или при боях в работе системы принудительного охлаждения.

Тепловые автоматические выключатели представляют собой биметаллические пластины, прямое назначение которых – размыкание цепи при повышении температуры обмоток. Несомненным преимуществом тепловых автоматических выключателей является возможность настройки температуры отключения электродвигателя в широком диапазоне. Биметаллические таблетки (одна или две) встраиваются в статорные обмотки, последовательно соединяются, а затем выводятся на клеммную коробку. При подключении электродвигателя, защищённого таким образом, к сети, контакты выключателей подключаются к цепи питания контактора или катушки пускателя напрямую. Когда температура обмоток статора достигает предельно допустимого значения, цепь питания пускателя останавливается, что приводит к остановке работы электродвигателя. После остывания обмоток до нормальной температуры цепь вновь замыкается, работа электродвигателя возобновляется.

Несомненно, наиболее эффективной будет защита, предусматривающая реагирование используемых устройств как на неполадки, возникающие в питающей сети, так и на нагрев самого электродвигателя. Именно поэтому предпочтительным вариантом является установка как внешней, так и внутренней защиты. Широкий выбор автоматических выключателей и выключателей-разъединителей представлен в каталоге торгового дома Степмотор.