Защита на асихронни двигатели
Начало > Електроапаратурa > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 3, 2007
Токова отсечка, диференциална, минимално напреженова защита,
защити срещу претоварване, земна статорна защита
Защитите на асинхронните двигатели с напрежение до 1 kV предпазват моторите от междуфазни къси съединения, претоварване, еднофазни съединения и в случаи на минимално напрежение. Защитата на двигателите при междуфазни къси съединения се реализира със стопяеми предпазители и автоматични прекъсвачи. В случаите, при които неутралата на мрежата е заземена директно, е необходимо да се предвиди защита и срещу еднофазни повреди. Защитата от претоварване следва да бъде със закъснение. Прилага се в зависимост от технологичните особености на работния механизъм, както и условията за пускане и самопускане на асинхронните двигатели с напрежение до 1 kV. Напреженовите защити предпазват двигателите от самопускане, когато изискванията на безопасност го забраняват, при осигуряване на самопускане на отговорни двигатели и при пускане на електрическите двигатели на степени.
Видът на използваните защити на асинхронни електродвигатели 6 - 10 kV се определя от комплекс фактори, сред които използваната система на заземяване на захранващата мрежа, наличието на сервизни специалисти, видът на захранващата линия - въздушна или кабелна, и видът на товара. Основни параметри за избор на защита на двигателите са нивото на захранващото напрежение, мощността и типът на двигателя.
Кога се използва токова отсечка?
Защита от вид токова отсечка се изпълнява в случай на вътрешни повреди на двигатели с мощност до 2 МW. Изпълнява се еднофазно, отстроена от пусковите токове при най-неблагоприятен режим на пускане. При изпълнението на токовата отсечка се отчитат токовете, които електрическият двигател изпраща в системата при късо съединение. Токовото реле се включва на разликата на два фазни тока. Ако двигателят е мощен или в случай че не се постигне желаната чувствителност, токовата отсечка се реализира двуфазно.
Токът на сработване е правопропорционален на произведението от параметрите Кс, Ксх и Iп. С Кс е означен коефициентът на сигурност, който заема различни стойности в зависимост от вида на изходното реле. Коефициентът на сигурност има стойност 2 при релета с пряко действие, 1.4-1.5 при използването на изходно реле с време на заработване над 100 милисекунди и 1.8 при токово и изходно реле без закъснение. От своя страна, Ксх е коефициентът на схемата, който има стойност единица при свързване към фазен ток и Ц3 при свързването на токовото реле към разлика на два фазни тока. С Iп се означава или токът на двигателя при изведени пускови устройства, или токът, който въртящият се двигател изпраща в системата при късо съединение. Прието е, че Iп има стойността на по-големия от двата тока. Токът на сработване на токовата отсечка е обратнопропорционален на коефициента на трансформация Ктт.
Друга важна характеристика на токовата отсечка е коефициентът на чувствителност Кч, който е правопропорционален на параметъра Iксmin2, който се дефинира като минималната стойност на периодичната съставка на двуфазния ток на късо съединение на изводите на статорната намотка на двигателя. Коефициентът на чувствителност е обратно пропорционален на коефициента на трансформация и тока на сработване.
Диференциална
защита
Асинхронните електродвигатели се изпълняват с надлъжна диференциална защита, когато шестте извода на статорните намотки са достъпни. Този вид защита се използва за двигатели с мощност, по-голяма от 5 MW, както и при мотори с по-малка мощност в случаите, при които с токовата отсечка не се изпълняват условията за чувствителност. Методиката на пресмятане на настройките на диференциалните защити се дава от производителя им. Изчисляването на настройките зависи от конкретното им изпълнение.
Защити срещу претоварване
Предназначението на защитата от претоварване е да разтовари механизма или да сигнализира обслужващия персонал да предприеме действия за разтоварване или изключване на двигателя, ако съществува обективно затруднение претоварването да бъде премахнато. Защита от претоварване се изпълнява на двигатели, за които са характерни тежки режими на пускане и самопускане. Целта е недопускане на прекомерно нарастване на продължителността на пускане на мотора и понижаване на мрежовото напрежение.
Изборът на защита срещу претоварване на асинхронните електродвигатели се базира на технологичните специфики на задвижващия механизъм и наличието на персонал по поддръжката. Изпълнението на защита срещу претоварване на двигателите е особено важно в приложения, за които претоварванията са възможни по технологични причини.
Ако претоварването се разглежда като симетричен процес, схемата би могла да се изпълни като еднофазна максималнотокова защита с независимо забавяне. В този случай токът на сработване се пресмята чрез формула, в която участва и номиналният ток на двигателя. Важно условие при използването на защити от претоварване на електрическите двигатели е съгласуване на времето за сработване на защитата и изчислителното време на пускане на двигателя по зависимостта - tзр = (1.2 - 1.3).tп, където с tзр е означено времето на сработване на защитата от претоварване, а с tп - изчислителното време на пускане на двигателя. При използването на токови релета със зависимо забавяне се оползотворяват по-пълноценно възможностите на двигателя за претоварване.
Минималнонапреженова защита
В случаите, при които самопускане на всички необходими електродвигатели в един индустриален обект не е възможно да се изпълни, се провежда самопускане по групи на стъпала. За целта двигателите се групират в зависимост от технологичните специфики. Сред критериите за включване са големината на напрежението, нивото на тока или времето. След отпадане на напрежението под 50% от номиналната стойност за период от време, по-дълъг от 5-10 секунди, отговорните електродвигатели, както и моторите, които не могат да се самопускат автоматично при спиране, се изключват. В случай че защитата е изпълнена на две нива, описаните период и понижение на напрежението съответстват на настройките на второто стъпало.
Предназначението на минималнонапреженовата защита е да гарантира безопасността на асинхронните електродвигатели в случай на отпадане на мрежовото напрежение. Важна функция на този вид защита е и да осигури спазването на условията за самопускане на двигателите с цел оптимално протичане на технологичните процеси в промишлените предприятия. На практика, действието на минималнонапреженовата защита се състои в изключването на маловажните електродвигатели, за да се осигури самопускане на отговорните след късо съединение. За целта релето за време се настройва на период, превишаващ с една степен периода на сработване на защитите срещу междуфазни къси съединения. От своя страна, напреженовото реле се настройва на стойност, съответстваща на приблизително 70% от номиналното напрежение.
По аналогия с описаната минималнонапреженова защита е възможно да се реализира защита срещу минимална честота.
Земни статорни
защити
Земна защита се предвижда в мрежите със заземена през неголямо активно съпротивление неутрала, независимо от конкретната мощност на двигателя. На преходните токове се дължи опасността от излишно сработване на токовите земни защити без закъснение. Големината на преходните токове зависи от капацитета на статорната намотка на двигателя спрямо земя. За изчисляване на големината на преходните токове се използва и т.нар. ударен коефициент Ку, който има стойност 3-4. В случай че защитата е със закъснение от порядъка на 1-2 секунди, ударният коефициент се намалява на 1.5-2. По този начин се ограничава и опасността от излишно заработване на токовата земна защита. От друга страна, обаче, въвеждането на закъснение налага монтирането на още едно токово реле без закъснение. От това реле се изисква с настройка 50 - 100 А да гарантира мигновено изключване при двойно земно съединение.
При еднофазни земни съединения за асинхронни електродвигатели с мощност до 2 MW земни статорни защити се предвиждат при токове на земно съединение, равни и по-големи от 10 А в мрежите с изолирана неутрала. Стойността 10 А е гранична за компенсираните мрежи, над която следва да се реализира земна статорна защита. По отношение на електрическите двигатели с мощност, по-висока от 2 MW, земна статорна защита се изпълнява, ако токовете на земното съединение са равни или по-големи от 5 А.
Други защити на двигатели
Електрическите двигатели се оборудват още със защити за контрол на пусковия процес на мотора, съединението между двигателя и работния механизъм, смазването, охлаждането на двигателя, състоянието на лагерите.
Вижте още от Електроапаратурa
Новият брой 6/2024
