Защита асинхронного двигателя от обрыва фазы

Содержание

Способы автоматической защиты трехфазного двигателя при отключении фазы электрической сети.

Устройства защиты можно условно разделить на релейные и диодно-транзисторные. Релейные в отличие от диодно-транзисторных более просты в изготовлении.

Рассмотрим несколько релейных схем автоматической защиты трехфазного двигателя при случайном отключении одной из фаз питания электрической сети.

Первый способ (рис.1)

Это самый распространенный способ, проверенный временем. Защита двигателя от отключения одной фазы обеспечивается применением теплового реле ТЗ. Смысл этой защиты состоит в том, что постоянная нагревания теплового реле подбирается таким образом, что и постоянная нагревания электродвигателя. То есть проще говоря, реле нагревается так же, как и двигатель. И при превышении температуры выше допустимой реле отключает двигатель. При отключении одной фазы, ток через другие фазы резко возрастает, двигатель и тепловое реле начинают быстро нагреваться, что вызывает срабатывание теплового реле.

Способ хорош и тем, что обеспечивает и защиту двигателя от перегрузки и пробоя одной фазы на корпус. Но для надежной защиты от пробоя на корпус, двигатель обязательно должен быть заземлен или занулен.

Недостаток этого способа в том, что тепловые реле достаточно дороги (примерно столько же, сколько и пускатель) и для надежной защиты его нужно достаточно точно подбирать и настраивать. В идеале его номинальный ток должен быть такой же, как и у двигателя.

Второй способ (рис. 2).

В обычную систему запуска трехфазного двигателя введено дополнительное реле Р с нормально разомкнутыми контактами Р1. При наличии напряжения в трехфазной сети обмотка дополнительного реле Р постоянно находится под напряжением и контакты Р1 замкнуты. При нажатии кнопки "Пуск" через обмотку электромагнита магнитного пускателя МП проходит ток и системой контактов МП1 электродвигатель подключается к трехфазной сети. При случайном отключении от сети провода А реле Р будет обесточено, контакты Р1 разомкнутся, отключив от сети обмотку магнитного пускателя, который системой контактов МП1 отключит двигатель от сети. При отключении от сети проводов В и С обесточивается непосредственно обмотка магнитного пускателя. В качестве дополнительного реле Р используется реле переменного тока типа МКУ-48.

Третий способ (рис 3).

Защитное устройство основано на принципе создания искусственной нулевой точки (точка 1′), образованной тремя одинаковыми конденсаторами С1—СЗ. Между этой точкой и нулевым проводом 0′ включено дополнительное реле Р с нормально замкнутыми контактами. При нормальной работе электродвигателя напряжение в точке 0′ равно нулю и ток через обмотку реле не протекает. При отключении одного из линейных проводов сети нарушается электрическая симметрия трехфазной системы, в точке 0′ появляется напряжение, реле Р срабатывает и контактами Р1 обесточивает обмотку магнитного пускателя—двигатель отключается. Это устройство обеспечивает более высокую надежность по сравнению с предыдущим. Реле типа МКУ, на рабочее напряжение 36 В. Конденсаторы С1—СЗ— бумажные, емкостью 4—10 мкф, на рабочее напряжение не ниже удвоенного фазного.

Чувствительность устройства настолько высока, что иногда двигатель может отключиться в результате нарушения электрической симметрии, вызванного подключением посторонних однофазных потребителей, питающихся от этой сети. Чувствительность можно понизить, применив конденсаторы меньшей емкости.

Четвертый способ (рис. 4).

Схема защитного устройства аналогична схеме, рассмотренной во втором способе. При нажатии кнопки "Пуск" включается реле Р, контактами Р1 замыкая цепь питания катушки магнитного пускателя МП.

Магнитный пускатель срабатывает и контактами МП1 включает электродвигатель. При обрыве линейных проводов В или С отключается реле Р, при обрыве провода А или С — магнитный пускатель МП.

В обоих случаях электродвигатель выключается контактами магнитного пускателя МП1.

По сравнению со схемой защитного устройства трехфазного двигателя, рассмотренной в первом способе, это устройство имеет преимущество: дополнительное реле Р при выключенном двигателе обесточено.

Трехфазные электродвигатели при случайном отключении одной из фаз быстро перегреваются и выходят из строя, если их вовремя не отключить от сети. Для этой цели разработаны различные системы автоматических защитных отключающих устройств, однако они либо сложны, либо недостаточно чувствительны. Защитные устройства можно условно разделить на релейные и диоднотранзисторные. Релейные в отличие от диодно-транзисторных более просты в изготовлении.

Первый способ (рис. 14). В обычную систему запуска трехфазного двигателя введено дополнительное реле Р с нормально разомкнутыми контактами Р1. При наличии напряжения в трехфазной сети обмотка дополнительного реле Р постоянно находится под напряжением и контакты Р1 замкнуты. При нажатии кнопки «Пуск» через обмотку электромагнита магнитного пускателя МП проходит ток и системой контактов МП1 электродвигатель подключастся к трехфазной сети.

При случайном отключении от сети провода А реле Р будет обесточено, контакты Р1 разомкнутся, отключив от сети обмотку магнитного пускателя, который системой контактов МП1 отключит двигатель от сети. При отключении от сети проводов В к С обесточивается непосредственно обмотка магнитного пускателя. В качестве дополнительного реле Р используется реле переменного тока типа МКУ-48.

Второй способ (рис. 15). Защитное устройство основано на принципе создания искусственной нулевой точки , образованной тремя одинаковыми конденсаторами С1—СЗ. Между этой точкой и нулевым проводом О включено дополнительное реле Р с нормально замкнутыми контактами. При нормальной работе электродвигателя напряжение в точке 0′ равно нулю и ток через обмотку реле не протекает. При отключении одного из линейных проводов сети нарушается электрическая симметрия трехфазной системы, в точке O’ появляется напряжение, реле Р срабатывает и контактами Р1 обесточивает обмотку магнитного пускателя—двигатель отключается. Это устройство обеспечивает более высокую надежность по сравнению с предыдущим. Реле типа МКУ, на рабочее напряжение 36 В. Конденсаторы С1СЗ— бумажные, емкостью 4—10 мкФ, на рабочее напряжение не ниже удвоенного фазного.

Чувствительность устройства настолько высока, что иногда двигатель может отключиться в результате нарушения электрической симметрии, вызванного подключением посторонних однофазных потребителей, питающихся от этой сети. Чувствительность можно понизить, если применить конденсаторы с меньшей емкостью.

Третий способ (рис. 16). Схема защитного устройства аналогична схеме, рассмотренной в первом способе. При нажатии кнопки «Пуск» включается реле Р, контактами Р1 замыкая цепь питания катушки магнитного пускателя МП.

В обоих случаях электродвигатель выключается контактами магнитного пускателя МП1.

Вступление

Трехфазные асинхронные двигатели, занимают 90% нишу среди всех выпускаемым и применяемым двигателям, как в быту, так и в промышленности. Такая популярность асинхронных двигателей обусловлена простотой конструкции, высокой надежностью и дешевизной.

Простота конструкции

Основными элементами конструкции асинхронного двигателя являются статор и ротор. Статор статичный элемент конструкции. Ротор подвижный элемент двигателя (вращающейся). Вращение ротора происходит за счет смещения магнитных потоков в статоре и возникновения ЭДС (электродвижущей силы) в роторе. Вращение ротора и есть основной результат работы двигателя, преобразование электрической энергии в механическую энергию вращения.

Отсюда и бытовое назначение асинхронных двигателей. Применяя асинхронный двигатель можно сделать:

точильный станок,
циркуляционную пилу,
автоматические гаражные ворота,
бетономешалку,
насос и т.п.

Высокая надежность

Небольшое количество элементов асинхронного двигателя и их простое взаимодействие, определяют надежность асинхронного двигателя. И даже при их поломке, ремонт электродвигателей достаточно прост и относительно недорог.

Эксплуатация асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель подключается к электропитанию, как трехфазному, так и однофазному. Меняются только схемы подключения. Эта универсальность еще один плюс в применении асинхронного двигателя. Однако для подключения электродвигателя есть определенные правила, которые нужно соблюдать для обеспечения электробезопасности и продолжительной работы двигателя.

Как защитить трехфазные асинхронные двигатели

Электродвигатель это электроустановка, и любые аварийные ситуации, связанные с электропроводкой дома, могут привести к поломке двигателя. Это касается коротких замыканий, падение и пиковый скачок напряжения, повреждение питающего кабеля, удар молнии и т.д.

Для защиты электродвигателя, согласно ПУЭ, нужно предусмотреть тройную защиту:

От токов короткого замыкания;
От падения напряжения;
От токовой перегрузки.

Посмотрим на каждый вид защиты, ранжируя их по степени важности.

Защитим двигатель от короткого замыкания

КЗ (короткое замыкание) самая опасная аварийная ситуация и не только для электродвигателей. Для защиты от короткого замыкания, электрическую цепь к которой подключен асинхронный двигатель, должна быть защищена автоматическим выключателем (автоматом защиты). Номинальный ток автомата защиты должен иметь номинальный ток срабатывания в 2,5 раза больше пускового тока электродвигателя. Это позволит не срабатывать автомату при запуске двигателя.

Защитим двигатель от перегрузки

Перегрузка по току или иначе, тепловая перегрузка возникает при обрыве одной из фаз питания электродвигателя. При обрыве происходит перекос фаз и амплитудное возрастание токов обмотки статора оставшихся фаз. Возрастание тока в два раза приводит к перегреву обмоток статора, нарушение изоляции и замыканию его обмоток. Как результат, двигатель выходит из строя.

Для защиты от перегрузки применяется тепловое реле с задержкой срабатывания.

Защитим двигатель от падения напряжения

Падение напряжения в цепи, также опасно для электродвигателя. При падении напряжения, при работающем асинхронном двигателе на 10 процентов, приводит к повышению температуры обмоток статора на 20 процентов, как следствие, перегорание обмоток и выход двигателя из строя.

Защита от падения напряжения в цепи электродвигателя установка реле напряжения. Которое будет отключать цепь электродвигателя при падении напряжения.

Вывод

Эти простые и нормативные способы позволят защитить трехфазные асинхронные двигатели в быту и значительно продлить срок их эксплуатации.