Ochrana elektromotoru před proudovým přetížením a ztrátou fáze – Výběr ochrany elektromotoru

Hlavním důvodem, proč elektromotory selhávají, je poškození vinutí. Při výrazném přehřátí dochází k destrukci izolačního laku, což vede k mezizávitovým zkratům.

V tomto případě je zahřívání, ke kterému dochází při spouštění nebo krátkodobém přetížení motoru, normálním technologickým režimem, který je absorbován součástmi a částmi motoru.

Nouzový režim provozu – zahřátí vinutí elektrického stroje na nepřijatelnou teplotu, způsobenou zvýšeným proudem. Hlavní důvody jeho výskytu:

• Dlouhodobé technologické přetížení.
• Mechanické zablokování hřídele z různých důvodů.
• Poruchy, opotřebení motoru.
• Zkraty v obvodu vinutí.

Nouzové režimy lze rozdělit do 2 skupin: zkraty a nadproudy. V prvním případě se vyskytují nadproudy, které jsou mnohonásobně vyšší než jmenovité hodnoty. Výrazné přehřátí způsobuje rychlou destrukci izolačního laku a zkraty ve vinutí.

Při přetížení protéká vinutími proud vyšší než jmenovitý proud, což způsobuje nadměrné zahřívání a motor může pracovat poměrně dlouho. Zvýšené teploty vedou k urychlenému stárnutí izolace. Zahřátí o 100°C nad přípustnou úroveň tedy vede k dvojnásobnému snížení životnosti izolace.

Aby se takovým režimům zabránilo, používají se ochranná zařízení. Zvažme různé typy ochrany a funkce z výběru.

Druhy ochrany motoru a princip jejich činnosti

Ochranná elektrická zařízení a zařízení umožňují zabránit vzniku nouzového režimu a vypnout motor před jeho selháním. Základní požadavky na ochranu: včasný, jasný provoz v případě nepřijatelného překročení proudu nebo nepřijatelného ohřevu vinutí a absence falešných poplachů při spouštění a přípustné krátkodobé technologické přetížení.

Hlavní typy ochrany:

• Od zkratů. K tomuto účelu se používají automatické spínače s elektromagnetickými spouštěmi, elektromechanická a elektronická relé a pojistky s pojistkovými vložkami. Taková ochrana by měla fungovat okamžitě.
• Z nadproudu. Hardwarová implementace ochrany se provádí pomocí automatických jističů s tepelnými spouštěmi a teplotních relé různých typů. Ochrana se spustí, když po určitou dobu protéká vysoký proud. Rychlost závěrky se volí v závislosti na velikosti přetěžovacího proudu.
• Z poklesu napětí ztráta jedné z fází. Když se napětí na vinutí motoru pracujícího pod zatížením sníží, proud ve vinutí se zvýší. Pro ochranu jsou teplotní senzory zabudovány do vinutí a relé.
• Z tepelného přetížení. K tomuto účelu se používají bimetalová relé. Citlivý prvek se vlivem vysoké teploty ohne, sepne nebo rozepne kontakt relé, které generuje signál k vypnutí motoru. Zařízení pracuje s časovým zpožděním, které je nutné při obtížných startech a případném technologickém přetížení.

K ochraně před nouzovými režimy se používají i specializovaná elektronická zařízení na bázi mikroprocesorů, funkce nouzového vypnutí jsou podporovány také frekvenčními měniči a softstartéry.

Výběr ochrany motoru

Ochrana pro motory se volí v závislosti na výkonu, provozních podmínkách a režimech, přítomnosti nebo nepřítomnosti elektrického personálu, charakteristikách zatížení a dalších faktorech.

U všech elektrických pohonů je vyžadována maximální proudová ochrana proti nadproudovým zkratům.

Pro pohony kritických zařízení, jakož i instalace pracující v obtížných podmínkách, při dynamickém zatížení, je vyžadována ochrana pojistkou nebo jističem, vestavěným tepelným spínačem.

Elektrické pohony s výkonem do 1,1 kW, pracující za stálé přítomnosti kvalifikovaného personálu, jsou chráněny tepelnými relé a pojistkami.

Tepelná a proudová ochrana motorů nad 1,1 kW, pracujících v nepřítomnosti elektrického personálu, je navíc vybavena fotocitlivým zařízením.

Volba ochrany se provádí na základě analýzy podmínek napájení, provozních režimů motoru, charakteristik zatížení a charakteristik ochranných zařízení.

Pojistky pro elektromotory

Pojistky jsou určeny k ochraně před nadproudy vyskytujícími se v obvodu vinutí při zkratech. Citlivým prvkem zařízení je pojistková vložka. Při průchodu velkých proudů se ničí. Napájecí obvod se otevře a motor se zastaví.

Zařízení jsou vybírána tak, aby se jmenovitý proud vložky rovnal proudu spotřebovanému motorem v normálním režimu nebo jej mírně překračoval. V tomto případě by pojistka neměla reagovat na nastartování motoru a maximální hodnota proudu v obvodu by neměla překročit přetížitelnost startéru a tepelných relé.

Průsečík časově-proudové charakteristiky pojistkové vložky musí být umístěn před místem poruchy tepelného relé a místem přivaření kontaktů spínacích přístrojů.

Jističe pro elektromotory

Automatické jističe se používají v obvodech ochrany proti nadproudu a přetížení. Vyrábí zařízení s elektromagnetickými a tepelnými spouštěmi a pouze s elektromagnetickými spouštěmi. Ty reagují pouze na zkratový proud. Zařízení s tepelnou a elektromagnetickou spouští poskytují ochranu proti nadproudu a přetížení.

K ochraně elektromotorů se používají jističe s charakteristikou C a D pro pohony s normálními a středně těžkými startovacími podmínkami. Při výskytu nadproudů se zařízení okamžitě spouští. Při 5násobném zvýšení hodnoty přístroje vypínají motor s časovou prodlevou. Jistič tedy nereaguje na krátkodobé proudové rázy při spouštění.

Automatické stroje s charakteristikou C se používají k ochraně motorů s těžkými a zvláště těžkými podmínkami spouštění. Zařízení se spouští při 10násobku proudu s časovým zpožděním pro přechodový proces, což odpovídá těžkým spouštěcím podmínkám.

Tepelná relé a snímače pro elektromotory

Tepelná relé se používají k ochraně motorů před nadproudem. Je-li jeho jmenovitá hodnota delší dobu překročena, přístroje otevřou napájecí obvod stykače a vypnou motor. Při výběru tepelných relé zvažte:

• Jmenovitý proud a napětí zařízení.
• Rozsah aktuálních nastavení.
• Třída výletu podle GOST R 50030.4.1-2012.

Tepelná relé se používají pro pohony pracující v trvalém režimu a při nízkém přetížení.

Pro teplotní ochranu se bez ohledu na důvody přehřátí motoru používají polovodičové nebo bimetalové snímače. Snímače jsou namontovány ve vinutí nebo umístěny vedle částí elektromotorů, které jsou vystaveny ohřevu. Zařízení jsou připojena k relé, které reaguje na signál ze snímačů otevřením napájecího obvodu.

Tato ochrana zajišťuje nouzové vypnutí jak v případě ztráty fáze, přetížení hřídele, tak v případě selhání ložisek a mechanického zaseknutí.

Elektronická zařízení pro ochranu elektromotorů

Vyrábí také zařízení pro komplexní ochranu motoru, například ultrazvukové přístroje nebo ultrazvukové přístroje. Zařízení umožňují implementovat maximální proudovou, tepelnou a přetížení ochranu a ovládat motor.

Zařízení také chrání:

• Rozbití a „přilepení“, nesprávný sled fází.
• Od asymetrického zatížení.
• Od snižování a zvyšování napětí až po nepřijatelné hodnoty.
• Od úniku proudu v důsledku poškození izolace.

Zařízení také poskytují indikaci kódu příčiny vypnutí. Parametry vypnutí lze upravit v závislosti na požadavcích na ochranu motoru.

Ochrana pohonů s frekvenčním měničem

Vstupní obvod frekvenčních měničů je chráněn pojistkami. Pro nouzové vypnutí motoru mají frekvenční měniče zabudovanou ochranu. V případě zkratu v zátěžovém obvodu se však proud okamžitě zvýší; ochrana nestihne vypnout obvod před poškozením tranzistorů IGBT.

Nejčastěji se to stane, když je kabel měniče-motor krátký. Indukčnost vodiče je příliš malá na to, aby se snížila rychlost nárůstu proudu, v důsledku čehož vestavěná ochrana nestihne pracovat.

Problém je vyřešen instalací výstupního filtru du/dt. Zařízení výrazně zkracuje dobu náběhu proudu, v důsledku čehož má ochrana čas pracovat.

• Chraňte izolaci motoru, prodlužte životnost motoru
• Snížení akustického hluku motoru
• Možnost použití dlouhých nestíněných kabelů

Volba ochrany je dána technickými požadavky na pohon a ekonomickou proveditelností. U motorů jednoduchých zařízení postačuje ochrana proti zkratu a přetížení pro kritické elektrické pohony, jsou instalována komplexní ochranná zařízení.