Защита трехфазного электродвигателя

Обычная схема подключения трёхфазного асинхронного электродвигателя состоит из следующих элементов:

• автоматический выключатель

• электродвигатель

• магнитный пускатель

• тепловое реле токовой защиты.

Автоматические выключатели (автоматы) применяемые для защиты двигателей имеют расцепители тепловые и максимального тока, по принципу работы соответствующие максимальным и тепловым реле.

Следует учесть, что не все автоматы имеют такие расцепители и поэтому не все они могут применяться для защиты двигателя от перегрузки.

В схеме защиты автоматы устанавливаются перед пускателем для защиты проводов и аппаратов от тока короткого замыкания, а двигателя от тока короткого замыкания и перегрузки.

Тепловое реле реагирует на превышения тока потребляемого электродвигателем и вызывает размыкание контактов реле, что приводит к обесточиванию катушки и отключению электродвигателя.

Типовые схемы включения трёхфазного электродвигателя

Схемы подключения электродвигателей отличаются магнитными пускателями, в которых используются катушки на разные напряжения.

В первом случае используется магнитный пускатель с рабочим напряжением катушки – 220V; для питания используется любая фаза и ноль - N.

Во втором случае электродвигатель подключается через магнитный пускатель с катушкой на 380V, для питания используются две фазы, например B и С.

Обозначения на схеме:

SA1 - выключатель автоматический (3х-полюсный автомат),

TP1 - тепловое реле,

МП1 - магнитный пускатель,

БК - блок-контакт (нормально разомкнутый),

Start - кнопка "Пуск",

Stop - кнопка "Стоп".

Наиболее частые причины повреждения электродвигателя вследствие тепловой перегрузки является пропадание одной из питающих фаз, что приводит к ненормальному режиму работы и вызывает увеличение тока в статорных обмотках, в результате чего происходит перегрев и разрушение изоляции обмоток статора, приводящий к замыканию обмоток и полной неработоспособности электродвигателя.
От небольших и устойчивых перегрузок двигатели защищают автоматами и тепловыми реле, но вследствие своей тепловой инерции они не сразу реагирует на резкие перегрузки, а только через несколько минут и за это время статорная обмотка может уже недопустимо перегреться.
Поэтому в случае, когда возможны ситуации с непреднамеренным отключением одной из фаз питающей сети, и необходимо предотвратить выход из строя электродвигателя, целесообразно заменить стандартную схему подключения электродвигателя на одну из нижеследующих.

Схема №1.

В обычную схему запуска трехфазного электродвигателя помимо автомата и теплового (токового) реле, вводится еще одно дополнительное реле Р с нормально разомкнутыми контактами P1. При наличии напряжения в трехфазной сети обмотка дополнительного реле Р постоянно находится под напряжением и контакты Р1 замкнуты. При нажатии кнопки «Start» через обмотку магнитного пускателя МП проходит ток и он своими контактами блокирует кнопку «Start» и подключает электродвигатель к сети.

При пропадании в сети фазы A или C реле Р будет обесточено, контакты Р1 разомкнутся, отключив от сети обмотку магнитного пускателя, который соответственно отключит от сети электродвигатель.

При пропадании в сети фазы В обесточивается непосредственно обмотка магнитного пускателя.

Схема №2.

Схема аналогична схеме рассмотренной в первом способе, но имеет отличие в том, что дополнительное реле Р при выключенном двигателе обесточено.

При нажатии кнопки «Start» включается реле Р1 и контактами Р1 замыкает цепь питания катушки магнитного пускателя МП, который срабатывает и своими контактами блокирует цепь управления и включает электродвигатель. При обрыве линейного провода B отключается реле Р, а при обрыве проводов А или С магнитный пускатель МП, в обоих случаях электродвигатель отключается от сети контактами магнитного пускателя МП.

Схема №3.

Следующее устройство работает на принципе создания искусственной нулевой точки образованной тремя одинаковыми конденсаторами С1—С3. Между этой точкой и нулевым проводом N включено дополнительное реле Р с нормально замкнутыми контактами. При нормальной работе электродвигателя напряжение в точке 0' равно нулю и ток через обмотку реле не протекает. При отключении одного из линейных проводов сети нарушается электрическая симметрия трехфазной системы, в точке 0' появляется напряжение, реле Р срабатывает и контактами Р1 обесточивает обмотку магнитного пускателя — двигатель отключается.

Реле типа МКУ, на рабочее напряжение 36V.

Конденсаторы С1—С3 — бумажные, емкостью 4—10 мкФ, на рабочее напряжение не ниже удвоенного фазного.

По сравнению с предыдущими схемами это устройство обеспечивает более высокую чувствительность, вследствие которой двигатель иногда может отключиться в результате нарушения электрической симметрии, вызываемой подключением посторонних однофазных потребителей, питающихся от этой сети.

Для снижения чувствительности нужно применить конденсаторы меньшей емкости.

Схема №4.

Принцип работы устройства также основан на том, что при обрыве одной фазы образуется напряжение смещения нейтрали, которое можно использовать для защиты двигателя.

Для реализации указанного способа создается искусственная нейтраль с помощью трех конденсаторов С1-СЗ. При наличии всех трех фаз электросети А, В и С напряжение между искусственной нейтралью и нулевым проводом N практически равно нулю, а при обрыве любой фазы возникает напряжение смещения.

Это напряжение выпрямляется с помощью диодного моста VD1, в диагональ которого включено электромагнитное реле P. Конденсатор С4 блокирует срабатывание реле в пусковом режиме. Нормально замкнутые контакты P1 при срабатывании реле размыкаются и разрывают цепь питания катушки магнитного пускателя МП, в результате электродвигатель М отключается от сети.

В устройстве использовано реле постоянного тока типа РП21, рассчитанное на рабочее напряжение 24V с сопротивлением обмотки 200 Ом.

Контактная система реле допускает ток до 5А.

В случае если напряжения смещения окажется недостаточно для срабатывания реле, необходимо увеличить емкости конденсаторов, образующих искусственную нейтраль. При срабатывании реле в режиме пуска можно увеличить емкость конденсатора С4 или отрегулировать контактную систему магнитного пускателя, добиваясь одновременного замыкания его силовых контактов.

Учитывая, что все эти устройства защиты имеют один общий недостаток, заключающийся в том, что они реагируют на обрыв фазы только до аппарата защиты и не реагируют на обрывы фаз, происходящие за пределами устройства, данные устройства необходимо монтировать в непосредственной близости от электродвигателя.

Если обрыв произойдет на отрезке между устройством и обмотками электродвигателя,или в самом электродвигателе защита работать не будет.

Источник:

В. Г. Бастанов «300 Практических советов» стр. 17-19

Коломойцев К.В. http://cxema.in

Обсудить на форуме