Автомат защиты двигателя схема подключения

Зачем нужен автомат защиты двигателя — интересный обзор вам на заметку

Как и обычные автоматы, автомат защиты двигателя отключает питание в случае аварийной ситуации в электрике. Но есть несколько интересных отличий .

Первое – автомат защиты двигателя это одновременно и пусковое устройство . Дело в том, что при включении двигателя, он порождает достаточно мощный бросок тока и обычный выключатель в таком режиме долго не протянет. 10-20 включений и его придётся менять : контакты безнадёжно обгорят .

В специальном «двигательном» автомате, группа контактов снабжена искрогасящей обвязкой , поэтому служить она будет очень долго – несколько тысяч запусков и даже больше .

Второе важное отличие – точная настройка теплового размыкателя. Важно, чтобы даже небольшая перегрузка вызывала отключение питания, потому что в отличие от проводов, обмотки электромотора очень чувствительны к перегреву : от него плавится эмалевая изоляция и начинаются межвитковые замыкания. Для настройки на передней части автомата есть регулятор под шлиц отвёртки.

Кстати, кроме теплового расцепителя, а этом автомате есть и «мгновенный» электромагнитный , который срабатывает при коротком замыкании .

И третье отличие – автоматы для защиты двигателя изготавливаются по промышленному стандарту , что подразумевает особую прочность , защиту от пыли , вибраций и перегрева и, конечно, строгий контроль качества. По крайней мере, так обстоит дело в случае серьёзных производителей, например ABB , Legrand и EATON .

Разумеется, устанавливать такой автомат имеет смысл для достаточно больших трёхфазных моторов, мощностью 1 кВт и больше.

Теперь вы знаете, зачем нужны автоматы защиты двигателя, а если вам было интересно – буду рад вашему лайку !

Источник

Автоматический выключатель для защиты электродвигателя — как правильно подобрать?

При подборе автоматических выключателей, способных защитить электрические моторы от повреждения в результате КЗ или чрезмерно высоких нагрузок, необходимо учитывать большую величину пускового тока, нередко превышающую номинал в 5-7 раз. Наиболее мощным стартовым перегрузкам подвержены асинхронные силовые агрегаты, обладающие короткозамкнутым ротором. Поскольку это оборудование широко применяется для работы в производственных и бытовых условиях, то вопрос защиты как самого устройства, так и питающего кабеля очень актуален. В этой статье речь пойдет о том, как правильно рассчитать и выбрать автомат защиты электродвигателя.

Задачи устройств для защиты электродвигателей

Бытовую электротехнику от пусковых токов большой величины в сетях обычно защищают с помощью трехфазных автоматических выключателей, срабатывающих через некоторое время после того, как величина тока превысит номинальную. Таким образом, вал мотора успевает раскрутиться до нужной скорости вращения, после чего сила потока электронов снижается. Но защитные устройства, используемые в быту, не имеют точной настройки. Поэтому выбор автоматического выключателя, позволяющего защитить асинхронный двигатель от перегрузок и сверхтоков короткого замыкания, более сложен.

Современные автоматы для защиты двигателя нередко устанавливаются в общем корпусе с пускателями (так называются коммутационные устройства запуска мотора). Они предназначены для выполнения следующих задач:

  • Защита устройства от сверхтока, возникшего внутри мотора или в цепи подачи электропитания.
  • Предохранение силового агрегата от обрыва фазного проводника, а также дисбаланса фаз.
  • Обеспечение временной выдержки, которая необходима для того, чтобы мотор, вынужденно остановившийся в результате перегрева, успел охладиться.

Управляющая и защитная автоматика для двигателя на видео:

  • Отключение установки, если нагрузка перестала подаваться на вал.
  • Защита силового агрегата от долгих перегрузок.
  • Защита электромотора от перегрева (для выполнения этой функции внутри установки или на ее корпусе монтируются дополнительные температурные датчики).
  • Индикация рабочих режимов, а также оповещение об аварийных состояниях.

Необходимо также учитывать, что автомат для защиты электродвигателя должен быть совместим с контрольными и управляющими механизмами.

Расчет автомата для электродвигателя

Еще недавно для защиты электрических моторов использовалась следующая схема: внутри пускателя устанавливался тепловой регулятор, подключенный последовательно с контактором. Этот механизм работал таким образом. Когда через реле в течение длительного времени проходил ток большой величины, происходил нагрев установленной в нем биметаллической пластины, которая, изгибаясь, прерывала контакторную цепь. Если превышение установленной нагрузки было кратковременным (как бывает при запуске двигателя), пластинка не успевала нагреться и вызвать срабатывание автомата.

Внутреннее устройство автомата защиты двигателя на видео:

Главным минусом такой схемы было то, что она не спасала агрегат от скачков напряжения, а также дисбаланса фаз. Сейчас защита электрических силовых установок обеспечивается более точными и современными устройствами, о которых мы поговорим чуть позже. А теперь перейдем к вопросу о том, как производится расчет автомата, который нужно установить в цепь электромотора.

Чтобы подобрать защитный автоматический выключатель для электроустановки, необходимо знать его времятоковую характеристику, а также категорию. Времятоковая характеристика от номинального тока, на который рассчитан АВ, не зависит.

Читайте также:  Поставить еще один генератор на двигатель

Чтобы автоматический выключатель не срабатывал каждый раз при запуске мотора, величина пускового тока не должна быть больше той, которая вызывает моментальное срабатывание аппарата (отсечка). Соотношение тока запуска и номинала прописывается в паспорте оборудования, максимально допустимое – 7/1.

Производя расчет автомата практически, следует использовать коэффициент надежности, обозначаемый символом Kн. Если номинальный ток устройства не превышает 100А, то величина Kн составляет 1,4; для больших значений она равна 1,25. Исходя из этого, значение тока отсечки определяется по формуле Iотс ≥ Kн х Iпуск. Автоматический выключатель выбираем в соответствии с рассчитанными параметрами.

Еще одна величина, которую необходимо учитывать при подборе, когда автомат монтируется в электрощитке или специальном шкафу – температурный коэффициент (Кт). Это значение составляет 0,85, и номинальный ток защитного устройства при подборе следует умножать на него (Inт).

Современные устройства электрозащиты силовых агрегатов

Большой популярностью пользуются модульные мотор-автоматы, представляющие собой универсальные устройства, которые успешно справляются со всеми функциями, описанными выше.

Кроме этого, с их помощью можно производить регулировку параметров отключения с высокой точностью.

Современные мотор-автоматы представлены множеством разновидностей, отличающихся друг от друга по внешнему виду, характеристикам и способу управления. Как и при подборе обычного аппарата, нужно знать величину пускового, а также номинального тока. Кроме этого, надо определиться, какие функции должно выполнять защитное устройство. Произведя нужные расчеты, можно покупать мотор-автомат. Цена этих устройств напрямую зависит от их возможностей и мощности электрического мотора.

Особенности защиты электрических двигателей в производственных условиях

Нередко при включении устройств, мощность которых превышает 100 кВт, напряжение в общей сети падает ниже минимального. При этом отключения рабочих силовых агрегатов не происходит, но количество их оборотов снижается. Когда напряжение восстанавливается до нормального уровня, мотор начинает заново набирать обороты. При этом его работа происходит в режиме перегрузки. Это называется самозапуском.

Самозапуск иногда становится причиной ложного срабатывания АВ. Это может произойти, когда до временного падения напряжения установка в течение длительного времени работала в обычном режиме, и биметаллическая пластина успела прогреться. В этом случае тепловой расцепитель иногда срабатывает раньше, чем напряжение нормализуется. Пример падения напряжения в электросети автомобиля на следующем видео:

Чтобы предотвратить отключение мощных заводских электромоторов при самозапуске, используется релейная защита, при которой в общую сеть включаются токовые трансформаторы. К их вторичным обмоткам подключаются защитные реле. Эти системы подбираются методом сложных расчетов. Приводить здесь мы их не будем, поскольку на производстве эту задачу выполняют штатные энергетики.

Заключение

В этом материале мы подробно осветили тему защитных устройств для электрических двигателей, и разобрались с тем, как подобрать автомат для электромотора и какие параметры при этом должны быть учтены. Наши читатели могли убедиться, что расчеты, которые производятся при этом, совсем несложны, а значит, подобрать аппарат для сети, в которую включен не слишком мощный силовой агрегат, вполне можно самостоятельно.

Источник

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 .

Читайте также:  Как поменять свечи на двигателе 1nz

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.

Источник

Защита электродвигателя автоматическим выключателем. Практические расчеты

Особенностью защиты электродвигателя от перегрузок и короткого замыкания является повышенный пусковой ток, который может в семь раз превышать номинальное значение. Самые сильные перегрузки на старте свойственны асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором, которые наиболее используемые в быту и на производстве, поэтому правильная их защита, а также предохранение электропроводки цепей питания электродвигателей являются особенно актуальными.

В бытовой электротехнике проблема с большими стартовыми токами электродвигателей решена при помощи автоматических выключателей, у которых отключение (отсечка) происходит не сразу после превышения номинального тока, а спустя некоторое время.

Данного отрезка времени, который зависит от время-токовой характеристики защитного автомата, должно хватить, чтобы вал двигателя раскрутился до рабочих оборотов, и потребление тока снизилось до номинального уровня. Но автоматические выключатели не обладают гибкостью точной настройки, поэтому для защиты электрических двигателей применяются специальные защитные устройства.

Обычный трехфазный автоматический выключатель часто используется для защиты электродвигателей

Функции защитных устройств электродвигателей

Современные защитные устройства, или другими словами, автоматы защиты электродвигателя, (мотор автоматы), часто совмещаются в одном корпусе с коммутационными аппаратами запуска (пускателями) и выполняют такие функции:

  • Защита от тока короткого замыкания в цепи питания или внутри электродвигателя;
  • Защита от длительных перегрузок, связанных с превышением механической нагрузки на валу двигателя;
  • Предохранение от асимметрии (дисбаланса) фаз, или обрыва фазного провода;

Современные мотор автоматы с ручным управлением

  • Тепловая защита от перегрева двигателя, осуществляемая при помощи дополнительных термодатчиков, установленных на кожухе или внутри электродвигателя;
  • Предохранение от некачественного напряжения;
  • Обеспечение выдержки времени для охлаждения двигателя после его аварийной остановки после перегрева;
  • Индикация режимов работы и аварийных состояний;
  • Опционально – отключение при исчезновении нагрузки на валу (например, для водяных насосов);
  • Совместимость с автоматическими системами контроля и управления.
  • Мотор автомат с ручной настройкой и автоматическим управлением

    Ранее и до недавнего времени наиболее используемой схемой защиты электродвигателей было подключение в корпусе пускателя теплового реле, последовательно с контактором. Биметаллическая пластина теплового реле при длительной перегрузке нагревается и прерывает цепь самоподхвата контактора. Кратковременное превышение номинальной нагрузки при запуске мотора является недостаточным для нагрева и срабатывания биметаллической пластины. Более подробно о тепловом реле и его подключении можно прочитать в соответствующем разделе данного ресурса.

    Контактор электромотора с тепловым реле

    Подбор автоматического выключателя

    Поскольку первые две функции могут осуществляться обычными автоматическими выключателями, многие пользователи применяют их для защиты своих электродвигателей. Основным недостатком такого способа является отсутствие защиты от дисбаланса, обрыва фаз и скачков напряжения. Выбор защитного автомата осуществляется по его время токовой характеристике и по максимальному пусковому току электродвигателя.

    Трехфазный автоматический выключатель

    Чтобы правильно подобрать автоматический выключатель по категории и номинальному току, нужно изучить его время токовую характеристику, о которой подробно рассказывается на одной из страниц данного сайта. Категории автоматов (А, B, C, D) определяются соотношением тока отсечки электромагнитного расцепителя к номинальному значению. Нужно иметь в виду, что время токовая характеристика категории не зависит от номинала автоматического выключателя.

    Времятоковая характеристика автоматических выключателей категории «C»

    Для предотвращения ложного срабатывания автоматического выключателя при запуске электромотора необходимо, чтобы кратковременный пусковой ток (Iпуск) не превышал значение отсечки (мгновенного срабатывания, Iмгн.ср) автомата. Отношение пускового (Iпуск) и номинального тока (In) можно узнать из бирки или паспорта электродвигателя, максимальное значение Iпуск/ In=7.

    Если известна только мощность электродвигателя, то рассчитать номинальный ток можно по формуле In= Рn/(Un*√3*η*cosφ), где Рn – мощность, Un – напряжение, η – КПД, cosφ – коэффициент реактивной мощности двигателя.

    Практические расчеты

    На практике применяют поправочный коэффициент надежности Kн, который для автоматов с In 100A принимают Kн=1,25. Поэтому должно соблюдаться условие Iмгн.ср ≥ Kн * Iпуск. Вначале автомат выбирают, исходя из наиболее близкого значения номинального тока автоматического выключателя IAB (указывается на корпусе) к рабочему току двигателя (In). Необходимое условие: IAB > Inт, где Кт = 0,85 – температурный коэффициент, если автомат устанавливается в шкафу или щитке, иначе Кт=1.

    Например, имеется двигатель мощностью 5,5 кВт, η = 85%=0,85; cosφ = 0,8; Iпуск/ In = 7. Вначале нужно рассчитать In­ = Рn/(Un*√3*η*cosφ) = 5500/(380*√3*0,85*0,8) = 12,28 (А). Допустим, автомат устанавливается в шкаф, Кт = 0,85, значит Inт = 12,28/0,85 = 14,44 (А). Наиболее близким является автоматический выключатель на 16А, категории С, (ток мгновенного срабатывания в десять раз превышает номинальное значение).

    При расчетах понадобится калькулятор

    Теперь нужно проверить условие Iмгн.ср ≥ Kн * Iпуск. Мгновенное срабатывание защитного автомата наступает при Iмгн.ср = 16*10 = 160 (A), пусковой ток Iпуск= In*7 = 12,28*7 = 85,96 (А). Умножаем на Kн (1,4) — 85,96*1,4 = 120,3 (А). Проверяем условие 160 ≥ 120,3 — это значит, что автомат выбран верно. Для упрощенных расчетов, можно принимать номинальный ток двигателя, равным удвоению его мощности, выраженной в киловаттах.

    Современная электрозащита двигателей

    На рынке электротехнического оборудования все большую популярность набирает защита электродвигателя при помощи универсальных защитных устройств, так называемых мотор автоматов, которые выполняют все приведенные выше защитные функции. Данные устройства имеют модульную конструкцию и устанавливаются на DIN рейку и управляют работой силовых контакторов. Кроме приведенных функций, некоторые мотор автоматы позволяют точно регулировать различные параметры защитного отключения.

    Мотор автомат с датчиками — катушками тока

    Существует много разновидностей современных мотор автоматов, которые различаются коммутируемой мощностью, набором функций, способом управления, схемой подключения и внешним видом. Чтобы выбрать подходящий аппарат защиты для конкретного двигателя, необходимо знать его параметры номинального и пускового тока, а также нужно определиться с требуемым набором защитных функций и опций.

    Стоимость мотор автоматов прямо пропорциональна мощности электродвигателя и функциональным защитным возможностям. Мировыми лидерами по производству защитных мотор автоматов являются такие известные бренды: Schneider Electric, ABB, IEK, Novatek electro, и другие.

    Разнообразие представленных на рынке устройств защиты электродвигателей

    Приведенный на рисунке ниже автомат защиты двигателя (универсальный блок) позволяет настраивать номинальный и пусковой ток электродвигателя, допустимые пороги напряжения, может отслеживать механическую нагрузку на валу электромотора. Также осуществляется контроль за качеством изоляции обмоток электродвигателя с возможностью установки запрета на включение.

    Постоянный мониторинг множества параметров работы позволяет продлить срок эксплуатации двигателя и приводимого в действие оборудования. Специальный дополнительный блок обмена информацией позволяет подключить устройство к автоматическим системам контроля.

    Универсальный блок защиты

    Защита электромоторов на производстве

    Очень часто, в момент включения мощных потребителей электроэнергии (P>100кВт) на мощных производствах во всей электросети, подключенной к трансформаторной подстанции, напряжение опускается ниже установленного минимума.

    При данном кратковременном падении напряжения рабочие электромоторы не отключаются, но теряют обороты. При возобновлении нормального напряжения двигатель снова начинает набирать обороты, то есть работать в режиме запуска (перегрузки). Данное явление называют самозапуском.

    Изменения скоростей двигателя в разных режимах самозапуска

    Если биметаллическая пластина автоматического выключателя или термореле была достаточно прогрета из-за продолжительной нормальной работы электромотора, то в режиме самозапуска тепловой расцепитель может сработать, вызвав ложное срабатывание.

    Для мощных электродвигателей на предприятиях для поддержания нормального режима работы, в том числе и после самозапуска, применяют релейную защиту с трансформаторами тока, включенными в цепь питания.

    Схема релейной защиты электродвигателя

    Отклонения от нормы в силовых проводах электродвигателя с подключенными последовательно первичными обмотками токовых трансформаторов используются для срабатывания защитных реле, которые подключатся к вторичным обмоткам токовых трансформаторов по специальным схемам. Сложные расчеты данных мощных систем защиты осуществляются штатными сотрудниками, заведующими энергоснабжением предприятия, поэтому теория производственной электротехники не входит в тему данной статьи.

    Источник

    Adblock
    detector