Защита электродвигателей от перегрузки

Перегрузка электродвигателей возникает при затянувшемся пуске и самозапуске; из-за перегрузки приводимых механизмов. Для электродвигателя опасны только устойчивые перегрузки. Сверхтоки, обусловленные пуском или самозапуском электродвигателя, кратковременны и самоликвидируются при достижении нормальной частоты вращения.

Значительное увеличение тока электродвигателя получается также при обрыве фазы, что встречается, например, у электродвигателей, защищаемых предохранителями, при перегорании одного из них. При номинальной загрузке в зависимости от параметров электродвигателя увеличение тока статора при обрыве фазы будет составлять примерно (1,6 - 2,5)Iном. Эта перегрузка носит устойчивый характер. Также устойчивый характер носят сверхтоки, обусловленные механическими повреждениями электродвигателя или вращаемого им механизма и перегрузкой механизма. Основной опасностью сверхтоков является сопровождающее их повышение температуры ускоряет износ изоляции обмоток и снижает срок службы двигателя. Перегрузочная способность электродвигателя определяется характеристикой зависимости между сверхтоком и допускаемым временем его прохождения:

t = T(a - 1)/(k - 1), (15)

где t - допустимая длительность перегрузки, с; T - постоянная времени нагрева, с; а - коэффициент, зависящий от типа изоляции электродвигателя, а также периодичности и характера сверхтоков (для асинхронных э.д в среднем а = 1,3);

k - кратность сверхтока, т.е отношение тока электродвигателя Iд к Iном,

k = Iд/Iном,

Вид перегрузочной характеристики при постоянной времени нагрева Т = 300 с представлен на рис. 31. При решении об установке РЗ от перегрузки и характере ее действия руководствуются условиями работы электродвигателя, имея в виду возможность устойчивой перегрузки его приводного механизма:

а) на электродвигателях механизмов, не подверженных технологическим перегрузкам (например, электродвигателях циркуляционных, питательных насосов и т.п.) и не имеющих тяжелых условий пуска или самозапуска, РЗ от перегрузки не устанавливается;

б) на э.д, подверженных технологическим перегрузкам (например, э.д мельниц, дробилок, багерных насосов и т.п.), а

также на электродвигателях, самозапуск которых не обеспечивается, РЗ от перегрузки должна устанавливаться;

в) защита от перегрузки выполняется с действием на отключение в случае, если не обеспечивается самозапуск э.д или с механизма не может быть снята технологическая перегрузка без останова электродвигателя;

г) защита от перегрузки э.д выполняется с действием на разгрузку механизма или сигнал, если технологическая перегрузка может быть снята с механизма автоматически или вручную персоналом без останова механизма и электродвигатели находятся под наблюдением персонала;

д) на электродвигателях механизмов, могущих иметь как перегрузку, устраняемую при работе механизма, так и перегрузку устранение которой невозможно без останова механизма, целесообразно предусматривать действие РЗ от сверхтоков

с меньшей выдержкой времени на отключение электродвигателя. В тех случаях, когда ответственные электродвигатели собственных нужд электростанций находятся под постоянным наблюдением дежурного персонала, тогда РЗ их от перегрузки можно выполнить с действием на сигнал.

Защиту электродвигателей, подверженных технологической перегрузке, желательно иметь такой, чтобы она, с одной стороны, защищала от недопустимых перегрузок, а с другой - давала возможность наиболее полно использовать перегрузочную характеристику электродвигателя с учетом предшествовавшей нагрузки и температуры окружающей среды. Наилучшей характеристикой РЗ от сверхтоков являлась бы такая, которая проходила несколько ниже перегрузочной характеристики (пунктирная кривая на рис. 31).

Защита с тепловым реле. Лучше других могут обеспечить характеристику, приближающуюся к перегрузочной характеристике э.д, тепловых реле, которые реагируют на количество тепла Q, выделенного в сопротивлении его нагревательного элемента. Тепловые реле выполняются на принципе использования различия в коэффициенте линейного расширения металлов под влиянием нагревания. Основой такого теплового реле является биметаллическая пластина 1 (рис. 32), состоящая из спаянных по всей поверхности металлов а и б с сильно различающимися коэффициентами линейного расширения. При нагревании пластина 1 прогибается в сторону металла с меньшим коэффициентом расширения и освобождает защелку рычага 2, который, поворачиваясь, под действием пружины 3 вокруг оси 5, замыкает контакты реле 4.

Нагревание пластины 1 осуществляется нагревательным элементом 6 при прохождении по нему тока I.

Тепловые реле сложны в обслуживании и наладке, имеют различные характеристики отдельных экземпляров реле, часто не соответствуют тепловым характеристикам электродвигателей и имеют зависимость от температуры окружающей среды, что приводит к нарушению соответствия тепловых характеристик реле и электродвигателя. поэтому тепловые реле следует применять лишь в тех случаях, когда более простые токовые реле не обеспечивают защиты двигателей.

Защита от перегрузки с токовыми реле. Для защиты электродвигателей от перегрузки обычно применяются МТЗ с использование реле с ограниченно зависимыми характеристиками типа РТ-80 или МТЗ с независимыми токовыми реле и реле времени (рис. 33).

Преимущества МТЗ по сравнению с тепловыми являются более простая эксплуатация их и более легкий подбор и регулировка характеристик РЗ. Однако МТЗ не позволяют использовать перегрузочные возможности электродвигателей из-за недостаточного времени действия их при малых кратностях тока. Максимальная токовая РЗ с независимой выдержкой времени в однорелейном исполнении (рис. 33 а, б) применяется на всех асинхронных электродвигателях собственных нужд тепловых и атомных электростанций, а на промышленных предприятиях - для всех синхронных (когда она совмещена с РЗ от асинхронного режима) и асинхронных электродвигателей, являющихся приводами ответственных механизмов, а также для неответственных асинхронных электродвигателей с временем пуска более 12-13 с. В случае выполнения РЗ от междуфазных КЗ при помощи токовых реле типа РТ-80 эти же реле используются и для защиты от перегрузки. Если при этом РЗ от свеерхтоков должна действовать не на отключение, а на сигнал, то применяются реле типа РТ-84, имеющие раздельные контакты отсечки и индукционного элемента (рис. 33 в,г).

Ток срабатывания МТЗ от перегрузки устанавливается из условия отстройки от Iном электродвигателя:

Iс.з = Kотс Iном/Кв. (16)

Время действия МТЗ от перегрузки tэ.п должно быть таким, чтобы оно было больше времени пуска электродвигателя tпуск, а у электродвигателей, участвующих в самозапуске, больше времени самозапуска. Время пуска асинхронных электродвигателей обычно составляет 10-15 с. Поэтому характеристика реле типа РТ-80 должна иметь в независимой части время, не меньшее 12-15 с. На РЗ от регрузки с независимой характеристикой выдержка принимается 12-20 с.

Дата добавления: 2014-01-04