ИЭ / 8 сем (станции+реле) / Лекции / Защита двигателей
.pdfЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ
СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Признак того, что с двигателем происходит что-то неладное — значительное повышение температуры корпус.
Причины перегрева:
•выход за пределы параметров питающего напряжения
•неправильное подключение схемы питания
•электрическая неисправность двигателя
•механическая неисправность двигателя
•перегрузка электродвигателя со стороны нагрузки
•несоответствие условий окружающей среды
2
ТРЕБОВАНИЯ ПУЭ К ЗАЩИТЕ ОТ ПЕРЕГРУЗОК
Согласно ПУЭ данный вид защиты должен быть предусмотрен для электродвигателей:
•подверженных перегрузке по технологическим причинам;
•с особо тяжелыми условиями пуска и самозапуска (длительность прямого пуска непосредственно от сети 20 с и более);
•перегрузка которых возможна при чрезмерном увеличении длительности пускового периода вследствие понижения напряжения в сети.
Выдержка времени должна быть отстроена от длительности пуска электродвигателя в нормальных условиях и при самозапуске, после действия АВР и АПВ.
Выдержка времени защиты от перегрузки СД, во избежание излишних срабатываний при длительной форсировке возбуждения, должна быть близкой к наибольшей допустимой по тепловой характеристике электродвигателя.
На электродвигателях, подверженных перегрузке по технологическим причинам, защиту, как правило, следует выполнять с действием на сигнал и автоматическую разгрузку механизма.
Действие защиты на отключение электродвигателя допускается для:
•механизмов, у которых отсутствует возможность своевременной разгрузки без останова, или работающих без постоянного дежурства персонала;
•механизмов с тяжелыми условиями пуска или самозапуска.
На электродвигателях, имеющих принудительную вентиляцию, следует устанавливать защиту, действующую на сигнал и отключение электродвигателя при повышении температуры или прекращении действия вентиляции.
3
ПУСКОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Типичная пусковая характеристика асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
4
РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНОГО ТОКА ДВИГАТЕЛЯ
В случае, если номинальный ток двигателя ном АД, А, не приведен в паспортных данных, его определяют по формуле:
ном АД = |
ном |
|
3 ∙ ном ∙ ∙ |
||
|
где ном – номинальная мощность электродвигателя, кВт;ном – номинальное линейное действующее напряжение
двигателя, кВ;– номинальный коэффициент полезного действия (кпд)
электродвигателя;– номинальный коэффициент мощности электродвигателя.
5
РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОГО ТОКА ДВИГАТЕЛЯ
Под максимальным током далее следует подразумевать периодическую составляющую максимально возможного тока двигателя.
В случае прямого пуска двигателя с короткозамкнутым ротором максимальный ток определяют по формуле:
= пуск ∙ ном АД,
где пуск – кратность пускового тока машины (как правило, от пяти до восьми);ном АД – номинальный ток двигателя.
В случае реакторного пуска двигателя определяют полное пусковое индуктивное |
||||||||
сопротивление двигателя , Ом, по формуле: |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
ном |
|
|
|
|
|
|
= |
, |
|
|
|||
|
|
|
|
3 ∙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где – максимальный ток при прямом пуске, А; |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ном – номинальное напряжение двигателя, В. |
|
|||||||
Максимальный ток двигателя , А, при реакторном пуске определяют по формуле: |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
ном |
|
, |
|
|
|
|
3 ∙ |
|
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
р |
|
||||
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
где с – индуктивное сопротивление сети; |
|
|||||||
р – индуктивное сопротивление реактора. |
|
|||||||
6 |
ЗАЩИТА ПРИ ПУСКЕ ДВИГАТЕЛЯ И ОТ ЗАКЛИНИВАНИЯ РОТОРА
Защита двигателя от перегрева, вызванного:
•затянутым пуском при запуске двигателя в условиях перегрузки (например, для транспортера) или при недостаточном напряжении питания.
•блокировкой ротора, вызванной механической нагрузкой двигателя (например, для дробилки):
•в нормальном режиме после нормального пуска;
•непосредственно при запуске, до обнаружения превышения продолжительности пуска, когда блокировка ротора определяется либо с помощью детектора нулевой скорости, подключенного к логическому входу, либо функцией минимальной частоты вращения.
Основные проблемы, которым подвержен асинхронный двигатель – механическая перегрузка на валу и пропадание (перекос) фаз.
7
УСЛОВИЯ СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТ ОТ ЗАТЯНУТОГО ПУСКА И БЛОКИРОВКИ РОТОРА
I дв |
Срабатывание защиты |
Срабатывание защиты |
|
||
|
от затянувшегося пуска |
от блокировки ротора |
Iпуск
I бл.рот.
I ном
I min
Тпуск |
|
T бл.рот. |
t |
Защита от блокировки ротора или защита от симметричной перегрузки срабатывает только в режиме работы, если ток прямой последовательности превышает ток срабатывания, в течение заданного времени
8
ВЫБОР УСТАВОК ЗАЩИТЫ ОТ ЗАТЯНУТОГО ПУСКА
Защита реализует принцип « 2 ». В принципе « 2 » контролируется выделяемое в двигателе тепло от прохождения пускового тока. Защита срабатывает, если выполняется условие:
2 |
∙ ≥ 2 |
∙ , |
|
уст |
уст |
где – интегральное значение максимального из фазных токов, от начала пуска до момента ;
– время от начала пуска;уст – уставка по току;уст – уставка по времени.
Уставку по току защиты от затянутого пуска и блокировки ротора выбирают меньше пускового тока электродвигателя, но больше максимально допустимого тока перегрузки двигателя:
доп ≤ уст ≤ пуск.
Уставка по времени защиты от затянутого пуска уст должна быть отстроена от максимального времени
пуска (самозапуска) электродвигателя с учетом увеличения времени пуска на 10 % из-за возможного |
||||
снижения напряжения: |
пуск |
|
2 |
|
|
||||
уст = |
∙ пуск = 1,23 ∙ пуск, |
|||
пуск ∙ 0,9 |
||||
|
|
где пуск – пусковой ток электродвигателя при номинальном напряжении питающей сети;
пуск – время пуска при номинальном пусковом токе.
9
ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
Требования ПУЭ к защитам от ОЗЗ. Защита электродвигателей мощностью до 2 МВт от однофазных замыканий на землю при отсутствии компенсации должна предусматриваться при токах замыкания на землю 10 А и более, а при наличии компенсации – если остаточный ток в нормальных условиях превышает это значение. Такая защита для электродвигателей мощностью более 2 МВт должна предусматриваться при токах 5 А и более.
Ток срабатывания защит электродвигателей от замыканий на землю должен быть не более: для электродвигателей мощностью до 2 МВт – 10 А и для электродвигателей мощностью более 2 МВт – 5 А. Рекомендуются меньшие токи срабатывания, если это не усложняет выполнения защиты.
Защиту следует выполнять без выдержки времени (за исключением электродвигателей, для которых требуется замедление защиты по условию отстройки от переходных процессов) с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности, установленных, как правило, в РУ. В тех случаях, когда установка трансформаторов тока нулевой последовательности в РУ невозможна или может вызвать увеличение выдержки времени защиты, допускается устанавливать их у выводов электродвигателя в фундаментной яме.
Если защита по условию отстройки от переходных процессов должна иметь выдержку времени, то для обеспечения быстродействующего отключения двойных замыканий на землю в различных точках должно устанавливаться дополнительное токовое реле с первичным током срабатывания около 50–100 А.
Защита должна действовать на отключение электродвигателя, а у синхронных электродвигателей – также на устройство АГП, если оно предусмотрено.
Дополнительные защиты предназначены для фиксации особых режимов работы двигателя, которые не являются опасными, а действие защит ограничивается сигнализацией и в редких случаях отключением.
10