Вибір теплового реле по потужності двигуна

Захист електродвигуна автоматичним вимикачем. Практичні розрахунки

Особливістю захисту електродвигуна від перевантажень і короткого замикання є підвищений пусковий струм, який може в сім разів перевищувати номінальне значення. Найсильніші перевантаження на старті властиві асинхронним двигунам з короткозамкненим ротором, які найбільш використовувані в побуті і на виробництві, тому правильна їх захист, а також запобігання електропроводки ланцюгів живлення електродвигунів є особливо актуальними.

У побутовій електротехніці проблема з великими стартовими струмами електродвигунів вирішена за допомогою автоматичних вимикачів, у яких відключення (відсічення) відбувається не відразу після перевищення номінального струму, а через деякий час.

Даного відрізка часу, який залежить від час-струмової характеристики захисного автомата, повинно вистачити, щоб вал двигуна розкрутився до робочих оборотів, і споживання струму знизилося до номінального рівня. Але автоматичні вимикачі не володіють гнучкістю точного налаштування, тому для захисту електричних двигунів застосовуються спеціальні захисні пристрої.

Звичайний трифазний Автоматичний вимикач часто використовується для захисту електродвигунів

Функції захисних пристроїв електродвигунів

Сучасні захисні пристрої, або іншими словами, автомати захисту електродвигуна, (мотор автомати), часто поєднуються в одному корпусі з комутаційними апаратами запуску (пускачами) і виконують такі функції:

• Захист від струму короткого замикання в ланцюзі живлення або всередині електродвигуна;
• Захист від тривалих перевантажень, пов'язаних з перевищенням механічного навантаження на валу двигуна;
• Запобігання від асиметрії (дисбалансу) фаз, або обриву фазного проводу;Сучасні мотор автомати з ручним керуванням
• Тепловий захист від перегріву двигуна, здійснювана за допомогою додаткових термодатчиків, встановлених на кожусі або всередині електродвигуна;
• Запобігання від неякісного напруги;
• Забезпечення витримки часу для охолодження двигуна після його аварійної зупинки після перегріву;
• Індикація режимів роботи і аварійних станів;
• Опціонально-відключення при зникненні навантаження на валу (наприклад, для водяних насосів);
• Сумісність з автоматичними системами контролю і управління.

Мотор автомат з ручним налаштуванням і автоматичним управлінням

Раніше і до недавнього часу найбільш використовуваною схемою захисту електродвигунівбуло підключення в корпусі пускача тепловое реле, послідовно з контактором.

Біметалічна пластина теплового реле при тривалому перевантаженні нагрівається і перериває ланцюг самопідхвату контактора. Короткочасне перевищення номінального навантаження при запуску мотора є недостатнім для нагріву і спрацьовування біметалічної пластини.

Більш докладно про тепловому реле і його підключенні можна прочитати у відповідному розділі даного ресурсу.

Контактор електромотора з тепловим реле

Підбір автоматичного вимикача

Оскільки перші дві функції можуть здійснюватися звичайними автоматичними вимикачами, багато користувачів застосовують їх для захисту своїх електродвигунів. Основним недоліком такого способу є відсутність захисту від дисбалансу, обриву фаз і стрибків напруги. Вибір захисного автомата здійснюється по його час струмової характеристиці і по максимальному пусковому струму електродвигуна.

Трифазний Автоматичний вимикач

Щоб правильно підібрати Автоматичний вимикач по категорії і номінальному струму, потрібно вивчити його час струмову характеристику, про яку детально розповідається на одній зі сторінок даного сайту. Категорії автоматів (А, B, C, D) визначаються співвідношенням струму відсічення електромагнітного розчіплювача до номінального значення. Потрібно мати на увазі, що час струмова характеристика категорії не залежить від номіналу автоматичного вимикача.

Времятоковая характеристика автоматичних вимикачів категорії " C»

Для запобігання помилкового спрацьовування автоматичного вимикача при запуску електромотора необхідно, щоб короткочасний пусковий струм(Іпуск) не перевищував значення відсічення (миттєвого спрацьовування, Імгн.ср) автомата. Відношення пускового (Іпуск) і номінального струму (In) можна дізнатися з бирки або паспорта електродвигуна, максимальне значення Іпуск/In=7.

Якщо відома тільки потужність електродвигуна, то розрахувати Номінальний струм можна за формулою In= Рп/(Un*√3*η*cosφ), де Рп - потужність, Un - напруга, η - ККД, cosφ - коефіцієнт реактивної потужності двигуна.

Бирка двигуна із зазначенням потужності

Практичні розрахунки

На практиці застосовують поправочний коефіцієнт надійності Кн, який для автоматів з In100A приймають Кн=1,25. Тому має дотримуватися умова Імгн.ср ≥ Кн*Іпуск. Спочатку автомат вибирають, виходячи з найбільш близького значення номінального струму автоматичного вимикача IAB (вказується на корпусі) до робочого струму двигуна (In). Необхідна умова: IAB & gt; In/Кт, де Кт = 0,85 - температурний коефіцієнт, якщо автомат встановлюється в шафі або щитку, інакше Кт=1.

Наприклад, є двигун потужністю 5,5 кВт, η = 85%=0,85; cosφ = 0,8; Іпуск/In = 7. Спочатку потрібно розрахувати In & shy; = Рп/(Un * & radic; 3 * η * cosφ) = 5500/(380* & radic;3*0,85*0,8) = 12,28 (А). Припустимо, автомат встановлюється в шафу, Кт = 0,85, значить In/Кт = 12,28/0,85 = 14,44 (А). Найбільш близьким є автоматичний вимикач на 16А, категорії С, (струм миттєвого спрацьовування в десять разів перевищує номінальне значення).

При розрахунках знадобиться калькулятор

Тепер потрібно перевірити умова Імгн.ср ≥ Кн * Іпуск. Миттєве спрацьовування захисного автомата настає при Імгн.ср = 16*10 = 160 (A), пусковий струм Іпуск= In*7 = 12,28 * 7 = 85,96 (А). Множимо на Кн (1,4) — 85,96*1,4 = 120,3 (А). Перевіряємо умова 160 & ge; 120,3-це означає, що автомат обраний вірно. Для спрощених розрахунків, можна приймати Номінальний струм двигуна, рівним подвоєння його потужності, вираженої в кіловатах.

Сучасний електрозахист двигунів

На ринку електротехнічного обладнання все більшої популярності набирає захист електродвигуна за допомогою універсальнихзахисних пристроїв, так званих мотор автоматів, які виконують всі наведені вище захисні функції. Дані пристрої мають модульну конструкцію і встановлюються на DIN рейку і керують роботою силових контакторів. Крім наведених функцій, деякі мотор автомати дозволяють точно регулювати різні параметри захисного відключення.

Мотор автомат з датчиками-котушками струму

Існує багато різновидів сучасних мотор автоматів, які розрізняються комутованої потужністю, набором функцій, способом управління, схемою підключення і зовнішнім виглядом. Щоб вибрати відповідний апарат захисту для конкретного двигуна, необхідно знати його параметри номінального і пускового струму, а також потрібно визначитися з необхідним набором захисних функцій і опцій.

Вартість мотор автоматів прямо пропорційна потужності електродвигуна і функціональним захисним можливостям. Світовими лідерами з виробництва захисних мотор автоматів є такі відомі бренди: Schneider Electric, ABB, IEK, Novatek electro, та інші.

Різноманітність представлених на ринку пристроїв захисту електродвигунів

Наведений на малюнку нижче автомат захисту двигуна (універсальний блок) дозволяє налаштовувати номінальний і пусковий струм електродвигуна, допустимі пороги напруги, може відстежувати механічне навантаження на валу електромотора. Також здійснюється контроль за якістю ізоляції обмоток електродвигуна з можливістю установки заборони на включення.

Постійний моніторинг безлічі параметрів роботи дозволяє продовжити термін експлуатації двигуна і приводиться в дію обладнання. Спеціальний додатковий блок обміну інформацією дозволяє підключити пристрій до автоматичних систем контролю.

Універсальний блок захисту

Захист електромоторів на виробництві

Дуже часто, в момент включення потужних споживачів електроенергії (p>100кВт) на потужних виробництвах у всій електромережі, підключеної до трансформаторної підстанції, напруга опускається нижче встановленого мінімуму.

При даному короткочасному падінні напруги робочі електромотори не відключаються, але втрачають обороти. При відновленні нормальної напруги двигун знову починає набирати обертів, тобто працювати в режимі запуску (перевантаження). Дане явище називають самозапуском.

Зміни швидкостей двигуна в різних режимах самозапуску

Якщо біметалічна пластина автоматичного вимикача або термореле була досить прогріта через тривалу нормальної роботи електромотора, то в режимі самозапуску теплової расцепитель може спрацювати, викликавши помилкове спрацьовування.

Для потужних електродвигунів на підприємствах для підтримки нормального режиму роботи, в тому числі і після самозапуску, застосовують релейний захист з трансформаторами струму, включеними в ланцюг живлення.