Druhy elektrickej ochrany asynchrónnych elektromotorov

Ochrana asynchrónnych elektromotorov

Najbežnejším typom elektromotorov sú trojfázové striedavé asynchrónne motory s napätím do 500 V pri výkonoch od 0,05 do 350 — 400 kW.

Spoľahlivý a neprerušovaný chod elektromotorov je zabezpečený predovšetkým ich správnym výberom z hľadiska menovitého výkonu, režimu činnosti a formy vyhotovenia. Nemenej dôležité je dodržiavanie potrebných požiadaviek a pravidiel pri zostavovaní elektrického obvodu, výbere ovládacích zariadení, vodičov a káblov, inštalácii a prevádzke elektrického pohonu.

Núdzové režimy prevádzky elektromotorov

Aj pri správne navrhnutých a prevádzkovaných elektrických pohonoch pri ich prevádzke vždy existuje možnosť vzniku núdzových alebo abnormálnych režimov motora a iných elektrických zariadení.

Núdzové režimy zahŕňajú:

1) viacfázové (trojfázové a dvojfázové) a jednofázové skraty vo vinutí elektromotora; viacfázové skraty vo svorkovnici elektromotora a vo vonkajšom silovom obvode (vo vodičoch a kábloch, na kontaktoch spínacích prístrojov, v odporových skrinkách); fázové skraty na kryte alebo nulovom vodiči vo vnútri motora alebo vo vonkajšom okruhu - v sieťach s uzemneným nulovým vodičom; skraty v riadiacom obvode; skraty medzi závitmi vinutia motora (obvody závitov).

Skraty sú najnebezpečnejšími havarijnými stavmi v elektrických inštaláciách. Vo väčšine prípadov sa vyskytujú v dôsledku poškodenia izolácie alebo prekrývania. Skratové prúdy niekedy dosahujú hodnoty, ktoré sú desiatky a stokrát vyššie ako hodnoty prúdov v normálnom režime a ich tepelný účinok a dynamické sily, ktorým sú vystavené živé časti, môžu viesť k poruche celá elektroinštalácia;

2) tepelné preťaženie elektromotora v dôsledku prechodu zvýšených prúdov jeho vinutím: pri preťažení pracovného mechanizmu z technologických dôvodov, najmä pri ťažkých podmienkach štartovania, pri zaťažení alebo zastavení motora, pri dlhodobom znížení sieťového napätia, strate jedna z fáz externého napájacieho obvodu alebo prerušenie vodiča vo vinutí motora, mechanické poškodenie motora alebo ovládacieho mechanizmu a tepelné preťaženie so zhoršenými podmienkami chladenia motora.

Tepelné preťaženie spôsobuje predovšetkým zrýchlené starnutie a deštrukciu izolácie motora, čo vedie ku skratu, teda k vážnej havárii a predčasnému zlyhaniu motora.

Typy ochrany pre asynchrónne elektromotory

Zabezpečujú sa ochranné opatrenia na ochranu motora pred poškodením v prípade porušenia bežných prevádzkových podmienok, ako aj včasné odpojenie chybného motora od siete, čím sa zabráni alebo obmedzí rozvoj nehody.

Hlavným a najefektívnejším prostriedkom je elektrická ochrana motorov, vykonávaná v súlade s «Pravidlá pre výstavbu elektrických inštalácií» (PUE).

V závislosti od povahy možných porúch a abnormálnych prevádzkových režimov existuje niekoľko základných najbežnejších typov elektrickej ochrany asynchrónnych motorov.

Ochrana asynchrónnych motorov pred skratom

Ochrana proti skratu vypne motor, keď sa v jeho silovom (hlavnom) obvode alebo v riadiacom obvode vyskytnú skratové prúdy.

Zariadenia zabezpečujúce ochranu proti skratu (poistky, elektromagnetické relé, ističe s elektromagnetickým spúšťaním) pôsobia takmer okamžite, teda bez časového oneskorenia.

Ochrana proti preťaženiu asynchrónnych motorov

Ochrana proti preťaženiu chráni motor pred neprijateľným prehriatím, a to najmä pri relatívne malých, ale dlhodobých tepelných preťaženiach. Ochrana proti preťaženiu by sa mala používať len pre elektromotory týchto prevádzkových mechanizmov, kde je možné abnormálne zvýšenie zaťaženia v prípade porúch prevádzkového procesu.

Zariadenia na ochranu proti preťaženiu (teplota a tepelné relé, elektromagnetické relé, automatické spínače s tepelnou spúšťou alebo s hodinovým mechanizmom) pri preťažení vypnú motor s určitým oneskorením, čím väčšie, tým menšie preťaženie a v niektorých prípadoch aj s výraznými preťaženiami, a to okamžite.

Ochrana asynchrónnych elektromotorov pred výpadkom alebo stratou napätia

Ochrana proti nízkemu alebo nízkemu napätiu (nulová ochrana) sa vykonáva pomocou jedného alebo viacerých elektromagnetických zariadení, pôsobí pri vypnutí motora pri výpadku prúdu alebo pri poklese sieťového napätia pod nastavenú hodnotu a chráni motor od samovoľného zapnutia po odstránení prerušenia napájania alebo obnovení normálneho sieťového napätia.

Špeciálna ochrana asynchrónnych elektromotorov pred dvojfázovou prevádzkou chráni motor pred prehriatím, ako aj pred "prevrátením", to znamená zastavením pod prúdom v dôsledku zníženia krútiaceho momentu vyvinutého motorom, keď jedna z fáz hlavného okruh je prerušený. Ochrana funguje pri naštartovaní motora.

Ako ochranné zariadenia sa používajú tepelné a elektromagnetické relé. V druhom prípade ochrana nemusí mať časové oneskorenie.

Iné typy elektrickej ochrany asynchrónnych motorov

Existujú aj iné, menej bežné typy ochrany (proti prepätiu, jednofázovým zemným poruchám v sieťach s izolovaným neutrálom, zvyšovaniu rýchlosti otáčania pohonu atď.).

Elektrické zariadenia používané na ochranu elektromotorov

Elektrické ochranné zariadenia môžu aplikovať jeden alebo viac typov ochrany súčasne. Napríklad niektoré ističe poskytujú ochranu proti skratu a preťaženiu. Niektoré zo zabezpečovacích zariadení napr poistky, sú jednočinné zariadenia a vyžadujú výmenu alebo dobitie po každom uvedení do činnosti, iné, ako sú elektromagnetické a tepelné relé, sú viacčinné zariadenia. Tieto sa líšia v spôsobe, akým sa vracajú do pohotovostného režimu pre zariadenia s automatickým ladením a manuálnym resetom.

Výber typu elektrickej ochrany asynchrónnych elektromotorov

Výber jedného alebo druhého typu ochrany alebo viacerých súčasne sa vykonáva v každom konkrétnom prípade, pričom sa berie do úvahy stupeň zodpovednosti pohonu, jeho výkon, prevádzkové podmienky a postup údržby (prítomnosť alebo neprítomnosť stáleho personálu údržby). .

Veľkým prínosom môže byť analýza údajov o nehodovosti elektrických zariadení v dielni, na stavbe, v dielni a pod., odhaľujúca najčastejšie sa opakujúce porušenia bežnej prevádzky motorov a technologických zariadení. Vždy by ste sa mali snažiť zabezpečiť, aby bola ochrana v prevádzke čo najjednoduchšia a najspoľahlivejšia.

Každý motor, bez ohľadu na jeho výkon a napätie, musí byť chránený proti skratu. Tu je potrebné zvážiť nasledujúce okolnosti. Na jednej strane musí byť ochrana deaktivovaná štartovacím a brzdným prúdom motora, ktorý môže byť 5-10 krát vyšší ako jeho menovitý prúd.Na druhej strane v mnohých prípadoch skratu, napríklad v obvodoch vinutia, skraty medzi fázami v blízkosti neutrálneho bodu vinutia statora, skraty do skrinky vo vnútri motora atď., musí ochrana pracovať pri nízkych prúdoch od štartovacieho prúdu.

Je ťažké splniť tieto protichodné požiadavky súčasne s jednoduchými a nenákladnými opravnými prostriedkami. Preto je systém ochrany nízkonapäťových asynchrónnych motorov postavený na zámernom predpoklade, že pri niektorých vyššie uvedených poruchách motora nedôjde k odpojeniu tohto od ochrany okamžite, ale až pri vývoji týchto porúch, po r. prúd spotrebovaný motorom zo siete sa výrazne zvýšil.

Jednou z najdôležitejších požiadaviek na ochranné zariadenia motora je jeho jasné pôsobenie v núdzových a abnormálnych prevádzkových režimoch motora a zároveň neprípustnosť falošných poplachov. Preto musia byť ochranné zariadenia správne vybrané a starostlivo nastavené.