icon Velcom
+375(29) 190-91-69

icon Velcom
+375(29) 690-91-19
icon Telephone
507-51-01

icon Skype
info@extel.by
icon Map
Минск, Меньковский Тракт 23А

icon Time
Пн.-Пт. с 9:00 до 17:00
КОНТАКТЫ

В КОРЗИНЕ 0 товаров

Shadow
Главная страница » Полезные статьи » Защита электродвигателя от перегрузки Часть 2

Защита электродвигателя от перегрузки Часть 2

ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

 

Перегрузка электродвигателей возникает при затянувшемся пуске и самозапуске, из-за перегрузки приводимых механизмов. Перегрузка может возникнуть также при пониженном напряжении на выводах двигателя. 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 отдельных частей, и в первую очередь, обмоток. 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

1

 

1

где 

t –допустимая длительность перегрузки, с;

Т –постоянная времени нагрева,

а –коэффициент, зависящий от типа изоляции электродвигателя, а также периодичности и характера сверхтоков (для асинхронных электродвигателей в среднем а = 1,3);

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

Iд Іном

Вид перегрузочной характеристики при постоянной времени нагрева T = 300 с представлен на рис. 9.6.


image

 

Рис. 9.6. Характеристика зависимости допустимой длительности перегрузки от кратности тока перегрузки При решении вопроса об установке РЗ от перегрузки и характере ее действия руководствуются усло-

виями 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 может не устанавливаться; однако, ее установка целесообразна на двигателях объектов, не имеющих постоянного обслуживающего персонала, учитывая опасность перегрузки двигателя при пониженном напряжении питания или неполнофазном режиме; б) на электродвигателях, подверженных технологическим перегрузкам (например, электродвигателях 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 электродвигателей или с механизма не может быть снята технологическая перегрузка без останова электродвигателя; г) защита от перегрузки электродвигателя 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 меха-

низма, 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, защиту 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. 9.6).

 

Защита с тепловым реле

Лучше других могут обеспечить характеристику, приближающуюся к перегрузочной характеристике электродвигателя, тепловые реле, которые реагируют на количество тепла Q, выделенного в сопротивлении его нагревательного элемента. Тепловые реле выполняются на принципе использования различия в коэффициенте линейного расширения различных металлов под влиянием нагревания. Основой такого теплового реле является биметаллическая пластина состоящая из спаянных по всей поверхности металлов а и б с сильно различающимися коэффициентами линейного расширения. При нагревании пластина прогибается в сторону металла с меньшим коэффициентом расширения и замыкает контакты реле.

Нагревание пластины осуществляется нагревательным элементом при прохождении по нему тока. 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 репе применяются в редких случаях, обычно в автоматах 0,4 кВ.

 

Защита от перегрузки с токовыми реле

Для защиты электродвигателей от перегрузки обычно применяются МТЗ с использованием реле с ограниченно зависимыми характеристиками типа РТ-80, или МТЗ с независимыми токовыми реле и реле времени.

Преимуществами МТЗ по сравнению с тепловыми являются более простая их эксплуатация 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 обычно 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.

РЗ от перегрузки с зависимой выдержкой времени лучше согласовываются с тепловой характеристикой двигателя, однако и они недостаточно используют перегрузочную способность двигателей в области малых токов.

Защита от перегрузки с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени может быть выполнена на устройстве УЗА-АТ, и с независимой на устройстве УЗА-10А.2. По вышеприведенным причинам, с целью обеспечения работы защиты от перегрузки в неполнофазных режимах – для защиты от перегрузки целесообразно использовать двухэлементную максимальную защиту, возложив функцию защиты от коротких замыканий на токовую отсечку. В состав некоторых модификаций УЗ-АТ входит однофазная защита от перегрузки, которую можно использовать в случае, если МТЗ занята для других целей. Учитывая малую выдержку времени однофазной защиты от перегрузки (7–10 с), такую защиту целесообразно использовать только на сигнал. Ток срабатывания защиты от перегрузки устанавливается из условия отстройки от Iном электродвигателя:

IСЗ

=

kотс

Іном

(9.13)

 

 

 

kв

 

 

Время действия МТЗ от перегрузки t3П 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 с зависимой характеристикой типа УЗА-АТ должна иметь при пусковом токе время, не меньшее 12–15 с. Выбирается характеристика 3 – крутая. На РЗ от перегрузки с независимой характеристикой выдержка времени принимается 12–20 с.

 

Защита от перегрузки с тепловой характеристикой выдержки времени микропроцессорных защит на специализированном реле MiCOM Р220

Специализированная защита двигателей типа MiCOM Р220 создает тепловую модель двигателя из составляющих прямой и обратной последовательности тока, потребляемого двигателем таким образом, чтобы учесть тепловое воздействие в статоре и роторе. Составляющая обратной последовательности токов, потребляемых в статоре, генерирует в роторе токи значительной амплитуды, которые создают существенное повышение температуры в обмотке ротора. Результатом сложения, проведенного MiCOM Р220 является эквивалентный тепловой ток Iэкв, отображающий повышение температуры, вызванное током двигателя. Ток Iэкв вычисляется в соответствии с зависимостью:

Iэкв (Iпр2 КэIобр2 )

(9.14)

Начиная с этого эквивалентного теплового тока, тепловой уровень двигателя Θ вычисляется каждые 100 мс защитой MiCOM Р220 по следующему выражению:


image

Кэ- коэффициент усиления влияния тока обратной последовательности;

IΘ >– уставка тока тепловой перегрузки

ΘI - значение теплового уровня, подсчитанное предварительно (на 100 мс раньше);

Т- – постоянная времени двигателя. В зависимости от режима работы двигателя защита использует одну из трех следующих постоянных времени:

 

•тепловая постоянная времени Те1, которая применяется, когда эквивалентный тепловой ток Iэквнаходится между 0 и 2 IΘ>, т. е. когда двигатель работает (режим нагрузки или перегрузки);

•начальная постоянная времени Те2, которая применяется, когда эквивалентный тепловой ток Iэквбольше чем 2 IΘ>, т. е. когда двигатель запускается или при заклинивании ротора;

•постоянная времени охлаждения Тох, которая применяется, когда двигатель выключен (дискретный вход L1 в нулевом логическом положении – зажимы 22–24). В этом случае двигатель больше не потребляет ток, и значение теплового уровня поэтому снижается во времени по выражению:


image

 

Сигнал тепловой перегрузки “ТЕПЛ.ПЕРЕГР” генерируется, когда значение теплового уровня Θ достигнет 100%. Может быть выполнено действие защиты от перегрузки на отключение.

 

Выбор уставок функции перегрузки:

 

Кэ – коэффициент тока обратной последовательности. Учитывает повышенное воздействие тока обратной последовательности по сравнению с прямой на нагрев двигателя. При отсутствии необходимых данных принимается равным 4 - для отечественных двигателей и 6 – для зарубежных.

IΘ> – уставка тока тепловой перегрузки – вторичный ток срабатывания защиты.

 

IΘ >= 1,1Iн.дв. Ктт

 

Ток срабатывания пускового органа тепловой перегрузки принимается равным 1,2 Iном двигателя.

Те1 – постоянная времени нагрева токами в диапазоне 1–2 Iн.дв., нормальный процесс перегрузки, когда целесообразно учитывать теплоотдачу двигателя в окружающую среду. При отсутствии данных об этой постоянной времени принимается равной 10мин.

Те2 – постоянная времени нагрева токами величиной более 2, пуск, заклинивание ротора, когда теплоотдачу двигателя в окружающую среду учитывать нецелесообразно. При отсутствии данных об этой постоянной времени принимается равной 0,8 Те1.

Тох – постоянная времени охлаждения двигателя после его отключения, можно принять равной 4Те1. При этом учитывается, что в остановленном двигателе отсутствует искусственное охлаждение (остановлен вентилятор).

Таким образом, можно выбрать эти уставки, зная только номинальный ток двигателя. Эти данные для многих двигателей дают существенный запас, но могут не обеспечить технологический процесс с частыми пусками или тяжелыми условиями пуска. Поэтому, при необходимости загрубить защиту, нужно произвести тепловые испытания или тепловые расчеты двигателей.

Коррекция допустимого тока двигателя при изменении температуры окружающей среды. Если наружная температура превышает 40 градусов, то уставка по допустимому току двигателя IΘ уменьшается

− Tокр − 40

пропорционально превышению окружающей температуры по коэффициенту К: .100

Функция вводится при ее наличии в реле и подключении к зажимам реле датчика температуры.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТАВКИ РЕЛЕ MiCOM P220, СВЯЗАННЫЕ С ТЕПЛОВОЙ ПЕРЕГРУЗКОЙ ДВИГАТЕЛЯ

Запрет отключения от тепловой перегрузки при пуске двигателя

Функция обеспечивает завершение процесса пуска в случае достижения тепловой характеристикой Θ величины, равной 1 в процессе пуска. Функция работает, если перед пуском двигателя величина Θ была менее 0,9. При этом двигатель остается защищенным защитой от затяжного пуска. Функция автоматически выводится по истечении выдержки времени пуска tIпуск. Уставки: Да или Нет.

Cигнализация тепловой перегрузки

Вводится при действии защиты от перегрузки на отключение: Θсигн. = 0,95.

Запрет пуска

Повторный пуск запрещается, если тепловой уровень Θ имеет такую величину, что при повторном пуске двигатель перегреется. Пуск двигателя может быть обеспечен, если начальный уровень Θ не превышает 0,9.

Θзапрета пуска = 0,9.

8

Затяжной пуск

Время нормального пуска двигателей обычно может достигать 10–15 с, а для тяжелых условий пуска может достигать 25 с. Это время определяется, главным образом, механизмом, который приводится в действие двигателем. Так, на электростанции к двигателям с тяжелыми условиями пуска относятся двигатели дымососов, дутьевых вентиляторов, мельниц. Факт пуска определяется по получению сигнала о включении выключателя на вход L1 реле (52А) или включению выключателя и появлению пускового тока (52 А + I). При прямом пуске двигателя применяется способ (52 А + I). Способ устанавливается в подменю конфигурация.

Уставка по току пуска, по условию отстройки от реально возможной перегрузки двигателей:

2IΘ

(9.18)

 

Уставка по времени пуска должна отстраиваться от возможного времени пуска электродвигателя при неблагоприятных условиях:

TIпуск 1,2Тпуск

(9.19)

 

При отсутствии данных исходя из допускаемого времени пуска в обычных условиях 15 с принимается

TIпуск = 18 с.

Заклинивание ротора

Заклинивание ротора двигателя может произойти при пуске двигателя или в процессе его работы. Для этих условий можно выполнить разные уставки.

Заклинивание двигателя при пуске двигателя фиксируется по факту включения выключателя, и отсутствии на входе L2 после истечения выдержки времени tIзак сигнала от двигателя о его вращении. Уставка по току пуска, по условию отстройки от реально возможной перегрузки двигате-

лей: Iзак 2ІΘ .

Уставка по времени пуска должна отстраиваться от времени, после которого датчик скорости двигателя надежно зафиксирует его разворот.

TIзак = 5 с

При отсутствии на двигателе датчика вращения, эта функция не может быть реализована. И ее роль с большей выдержкой времени выполняет функция: “затяжной пуск”.

Функция заклинивание ротора при работающем двигателе вводится автоматически при его успешном развороте после истечения выдержки времени TIпуск. Работает при условии отсутствия сигнала: “разрешение самозапуска”. Уставки по току и времени выполнены ранее. При наличии сигнала “разрешение самозапуска” эта функция блокируется на время TIпуск.

Несимметрия. Защита двигателя от перегрузки токами обратной последовательности. Защищает двигатель от подачи напряжения с обратным чередованием фаз, от обрыва, от работы при длительной несимметрии напряжений.

При подаче на двигатель напряжения с обратным чередованием фаз двигатель начинает вращаться в обратную сторону, приводимый в действие механизм может быть заклинен или вращаться с моментом сопротивления, отличающимся от момента прямого вращения. Таким образом, величина тока обратной последовательности двигателя может колебаться в широких пределах. При обрыве фазы двигатель уменьшает вращающий момент в 2 раза и для компенсации у него в 1,5÷2 раза увеличивается ток.

При несимметрии питающих напряжений ток обратной последовательности может иметь различную величину до самых малых значений. Появление тока обратной последовательности более всего влияет на нагрев ротора двигателя, где он наводит токи двойной частоты. Таким образом, целесообразно иметь защиту по I2, которая отключала бы двигатель для предотвращения его перегрева.

Защита имеет 2 ступени:

Ступень Iобрс независимой выдержкой времени. Ток срабатывания принимается равным (0,2÷0,25) Iномдвигателя. Выдержка времени должна обеспечить отключение несимметричных коротких замыканий в прилегающей сети, для чего она должна быть на ступень больше чем защита питающего трансформатора.

tIобр >= tMTЗ Dt

(9.20)

 

Ступень Iобр>> с зависимой характеристикой выдержки времени может быть использована для повышения чувствительности защиты, если известны реальные тепловые характеристики двигателя по току обратной последовательности.

Элементы тепловой автоматики двигателя

Потеря нагрузки.

Функция позволяет обнаружить расцепление двигателя с приводимым им в движение механизмом вследствие обрыва муфты, ленты транспортера, выпуск воды из насоса и т.д. по уменьшению рабочего тока двигателя.

Уставка минимального тока:

 

<= (1,2 ÷1,5)xx

(9.21)

 

Где xx – ток холостого хода двигателя (механизма) – определяется при испытаниях.

Выдержка времени минимального тока двигателя tI< определяется исходя из технологических особенностей механизма – возможных кратковременных сбросов нагрузки, при отсутствии таких соображений

принимается равным:

tI <= с

Выдержка времени запрета автоматики минимального тока двигателя tзапр. задерживает ввод автоматики при пуске двигателя, если нагрузка подключается к двигателю после его разворота, или определяется исходя из технологии подачи нагрузки на двигатель, если нагрузка подключена к двигателю постоянно. Уставка должна быть равна времени разворота двигателя плюс необходимый запас:

tзапр. 1,2Tпуска

(9.22)

 

Количество пусков двигателя

При отсутствии конкретных данных по двигателю можно руководствоваться следующими общими соображениями:

−Согласно ПТЭ, двигатели обязаны обеспечивать 2 пуска из холодного состояния и 1 из горячего состояния.

−Постоянная времени охлаждения двигателя равна 40мин.

−Можно выполнить следующие уставки в автоматике подсчета пусков:

Уставка по времени, в течение которого считаются пуски: Тотсчета = 30 мин. Количество горячих пусков –1.

Количество холодных пусков – 2.

Уставка по времени, в течение которого повторный пуск запрещен Тзапрета =5 мин. − Минимальное время между пусками не использовать.

Время разрешения самозапуска.

Согласно СДМ, самозапуск двигателей на электростанциях должен обеспечиваться, при времени перерыва питания 2,5с. По этим данным производится расчетная проверка обеспечения самозапуска при перерыве питания двигателей на электростанциях.

Таким образом, для электростанций можно принять Тсамозап = 2,5 с.

Для других условий следует определить время, на которое возможен перерыв питания, например время действия АВР, произвести расчетную проверку самозапуска, и если он обеспечивается при таком перерыве питания, установить указанное время на устройстве. Если самозапуск обеспечивается при любом перерыве питания, или он запрещается, функция «разрешение самозапуска» не вводится.

 

ХИТЫ ПРОДАЖ 2020

Компрессор EXTEL
W-0.36/8 (120)+

  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
  • Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
В наличии
1 235 руб. 1 180 руб.
Рейтинг:
Тип компрессораПоршневой
Тип смазки компрессораМасляный
ПередвижнойДа ( 4 колеса в комплекте)

Компрессор EXTEL
W-0.36/8 (120)+

Компрессор EXTEL W-0.36/8 (120)+
В наличии
1 235 руб. 1 180 руб.

Компрессорная голова
V-0.67

Компрессорная голова V-0.67
В наличии
445 руб.
Рейтинг:
Тип головыМасляная
Напряжение питания (Вольт)380
Производительность (л./мин.)850

Компрессорная голова
V-0.67

Компрессорная голова V-0.67
В наличии
445 руб.

Компрессор EXTEL
ZVA-50

  • Компрессор EXTEL ZVA-50
  • Компрессор EXTEL ZVA-50
  • Компрессор EXTEL ZVA-50
  • Компрессор EXTEL ZVA-50
  • Компрессор EXTEL ZVA-50
  • Компрессор EXTEL ZVA-50
  • Компрессор EXTEL ZVA-50
  • Компрессор EXTEL ZVA-50
В наличии
475 руб.
Рейтинг:
Типпоршневой
Тип смазкимасляный
Приводпрямой

Компрессор EXTEL
ZVA-50

Компрессор EXTEL ZVA-50
В наличии
475 руб.

Реле давления FBANG
FB 18-3 (1 port)

  • Реле давления FBANG FB 18-3 (1 port)
  • Реле давления FBANG FB 18-3 (1 port)
  • Реле давления FBANG FB 18-3 (1 port)
  • Реле давления FBANG FB 18-3 (1 port)
  • Реле давления FBANG FB 18-3 (1 port)
  • Реле давления FBANG FB 18-3 (1 port)
  • Реле давления FBANG FB 18-3 (1 port)
  • Реле давления FBANG FB 18-3 (1 port)
  • Реле давления FBANG FB 18-3 (1 port)
  • Реле давления FBANG FB 18-3 (1 port)
В наличии
55 руб.
Рейтинг:
Тип контактовNC
Перепад давления (МПа)0.2
Диапазон температур (°C)-30-55

Реле давления FBANG
FB 18-3 (1 port)

Реле давления FBANG FB 18-3 (1 port)
В наличии
55 руб.

Компрессорная голова
2105-Т

  • Компрессорная голова 2105-Т
  • Компрессорная голова 2105-Т
  • Компрессорная голова 2105-Т
  • Компрессорная голова 2105-Т
  • Компрессорная голова 2105-Т
  • Компрессорная голова 2105-Т
  • Компрессорная голова 2105-Т
  • Компрессорная голова 2105-Т
  • Компрессорная голова 2105-Т
Нет в наличии
1 060 руб.
Рейтинг:
Тип головыМасляная
Напряжение питания (Вольт)380
Производительность (л./мин.)1300

Компрессорная голова
2105-Т

Компрессорная голова 2105-Т
Нет в наличии
1 060 руб.

Компрессор EXTEL
LB-50 XL

  • Компрессор EXTEL LB-50 XL
  • Компрессор EXTEL LB-50 XL
  • Компрессор EXTEL LB-50 XL
  • Компрессор EXTEL LB-50 XL
  • Компрессор EXTEL LB-50 XL
  • Компрессор EXTEL LB-50 XL
  • Компрессор EXTEL LB-50 XL
  • Компрессор EXTEL LB-50 XL
В наличии
540 руб. 485 руб.
Рейтинг:
Максимальное давление8 атм
Скорость холостого хода1450
Типпоршневой (безмасляный)

Компрессор EXTEL
LB-50 XL

Компрессор EXTEL LB-50 XL
В наличии
540 руб. 485 руб.
ПОКАЗАТЬ ЕЩЁ 8 ПРЕДЛОЖЕНИЙ

Страница сгенерирована за 0,05544 сек.
SQL-запросов 93