Системы защиты электродвигателя
Электрический двигатель – основной агрегат приводных механизмов насосов, вентиляторов, грузоподъемного, другого производственного и коммунального оборудования. Для надежной эксплуатации силовых установок применяют различные системы защиты, рассмотренные в предлагаемом обзоре.
Факторы выбора защиты
Защитные средства подбирают, с учетом следующих условий:
- мощности мотора;
- рабочих нагрузок;
- условий эксплуатации;
- особенностей запуска;
- необходимости дистанционного контроля работы;
- типа пускателя;
- диапазона изменения тока и напряжения;
- динамики работы и пр.
Защитные устройства используют, чтобы исключить повреждения электродвигателя в опасных ситуациях. От корректности защиты зависит надежность эксплуатации оборудования, что заметно отражается на результатах экономической деятельности предприятия.
Эксперты рекомендуют применять комбинированные системы, с установкой элементов разного типа, чтобы защита сработала при различных факторах возникшей угрозы. Эта автоматика требует должного технического обслуживания, с регулярной очисткой от пыли и грязи, проверками исправности, испытаниями и другими регламентированными нормами мероприятиями.
От чего нужно защищать электродвигатели?
В зависимости от характера неблагоприятных воздействий на электрический двигатель, может потребоваться частотный преобразователь, автоматический выключатель, тепловое реле или иные устройства. Стоит подробнее рассмотреть, от каких опасных факторов защищают отдельные системы.
Короткие замыкания
Ток короткого замыкания (КЗ) многократно превышает номинальный. Отсутствие должной защиты грозит мгновенным выходом из строя двигательной установки. КЗ возникает вследствие повреждения изоляционных оболочек проводов в обмотках или питающем кабеле, когда разница потенциалов резко возрастает, вследствие прохождения тока по цепи с наименьшим сопротивлением.
Чтобы двигатель не сгорел, пользуются автоматическими выключателями с токовым отсекателем, плавкими предохранителями. Если значение тока превышает допустимые ограничения, предохранительное устройство размыкает цепь, что исключает повреждение приводного агрегата.
Токовая перегрузка
Ток может увеличиться не только в результате короткого замыкания. В некоторых ситуациях характеристики возрастают не настолько, чтобы сработали отсекающие элементы или плавкие вставки предохранителей. Но этого превышения может оказаться достаточно для поломки мотора.
Токовую защиту обеспечивают посредством тепловых реле, автоматов, срабатывающих от нагрева.
Перегрев
Причиной превышения номинальной температуры электродвигателя может стать недостаточно эффективная работа системы охлаждения, вызванная перегрузками или загрязнением вентилятора. Для предупреждения рисков применяют различные защитные средства, исходя из принципа действия, точности параметров срабатывания, степени автоматизации.
Тепловое реле размыкает схему, если мотор перегревается вследствие продолжительной подачи тока, превышающего номинальное значение. Конструкция устройства включает биметаллическую пластину, которая деформируется по мере нагрева, а при достижении критической температуры клеммы разъединяются, с отключением агрегата.
Достоинства тепловых реле в конструктивной простоте, надежности, низкой цене. Применение ограничивает относительно большая задержка при срабатывании, нечувствительность к перегреву ввиду иных факторов, кроме превышения тока (отказа вентиляции и пр.).
Температурные датчики встраивают непосредственно в двигательные обмотки, что обеспечивает быструю реакцию и разбор схемы в случае тепловых отклонений. Предусмотрено применение таких типов этих устройств:
- с положительным температурным коэффициентом (PTC) – сопротивление растет по мере увеличения нагрева;
- работающих по обратному принципу, с отрицательным коэффициентом изменения температуры (NTC);
- линейных (RTD) – распространены в производственной автоматике.
Датчики температуры обычно подключают совместно с наружным реле или преобразователем частоты. Эти защитные элементы превосходят тепловые реле по точности контроля, быстроте срабатывания, но и стоимость выше. Могут возникнуть технические сложности с внедрением датчика в схему готового электродвигателя.
С помощью термоконтактов также можно быстро разомкнуть обмотки мотора в критической ситуации. Эти защитные средства предназначены для двигателей бытовой техники, вентиляторов, насосов, другого оборудования относительно небольшой мощности.
Преимущества термоконтактов обусловлены конструктивной простотой, надежностью в рядовых ситуациях, совместимостью с недорогими защитными средствами для моторов. Минусы состоят в низкой точности, при невозможности настройки отключения по точной величине тока, диагностирования агрегата.
Инверторы (частотники) заслуживают отдельного внимания. Это функциональный аппарат, защищающий от перегрева даже при отсутствии датчиков или иных контрольных элементов. Алгоритм действия частотного преобразователя настроен таким образом, чтобы автоматически отключать мотор, когда температура поднимется до критического значения.
Эта техника совместима с другими системами для организации комплексной защиты оборудования, может работать вместе с плавным пуском, торможением, другими полезными опциями.
ПЧ нуждаются в точной настройке, не исключены ошибки в нестандартных ситуациях.
Точность срабатывания обеспечивают микропроцессорные реле. Устройство моделирует работу агрегата, быстро размыкая схему в случае отклонения параметров до опасных значений.
Увеличение или снижение напряжения
Еще один фактор, угрожающий безопасной работе электродвигателя – отклонение по напряжению. Эти характеристики можно отслеживать с помощью соответствующих реле, оперативно реагирующих на чрезмерно низкую или высокую нагрузку.
Заключение
Средства защиты электродвигателей нужно выбирать, исходя из условий эксплуатации, параметров оборудования, других важных факторов. Современная промышленность предлагает различные защитные элементы, использование которых минимизирует риски. Сочетание разных средств предупредит внештатные ситуации при угрозах, сохранит двигательную установку в работоспособном состоянии, а возможные потери ограничатся небольшими внеплановыми простоями.