КУРС ЛЕКЦИЙ 2 семестр

Рис. 10-4. Характеристика зависимости допустимой длительности перегрузки от кратности перегрузки.

Защиту от перегрузки электродвигателей можно выполнить с помощью тепловых реле встроенных в магнитные пускатели или автоматические выключатели (для электродвигателей напряжением 0,4 кВ), а также с использованием токовых реле с зависимыми характеристиками выдержек времени (РТ-80 РТ-90) или максимальных токовых реле мгновенного действия (РТ-40) дополненных реле времени.

Максимальная токовая защита от перегрузки электродвигателя, как правило, выполняется с помощью одного токового реле включаемого на один из фазных токов или по двухфазной однорелейной схеме (рис. 10-5).

Рис. 10-5. Токовая защита от перегрузки

а) с реле тока РТ-94 (с зависимой характеристикой выдержки времени; б) с реле тока РТ-40 (с независимой характеристикой выдержки времени).

Ток срабатывания защиты от перегрузки отстраивается от номинального тока электродвигателя по выражению:

	Iс.з.	Kн	Iном
		KB
	где:
	Кн=1,1-1,2		коэффициент надёжности;
	КВ		коэффициент возврата реле тока
			(КВ= 0,85 для реле типа РТ-40).

Время срабатывания защиты от перегрузки должно отстраиваться от времени пуска и самозапуска электродвигателя и не должно превышать допустимое время нагрева электродвигателя.

Время пуска электродвигателей обычно не превышает 10-15 с, поэтому время срабатывания защиты от перегрузки обычно не превышает 12 20 с.

Выводы:

1. Защита от перегрузки устанавливается на электродвигателях подверженных технологическим перегрузкам и выполняется с действием на разгрузку или отключение электродвигателя от сети. Допускается действие защит от перегрузок электродвигателей на сигнал на объектах без обслуживающего

Казанцева Вера Викторовна G:\лекции рзиа\КУРС ЛЕКЦИЙ 2 семестр.docx

71

персонала.

2.Защита от перегрузки электродвигателей может выполняться с использованием тепловых реле или токовых реле с зависимой характеристикой выдержки времени, а также с помощью токовых реле мгновенного действия дополненных реле времени (максимальные токовые защиты от перегрузок с зависимой или независимой выдержкой времени).

3.МТЗ от перегрузки электродвигателей, как правило, выполняется с помощью одного реле тока включенного на один из фазных токов или по двухфазной однорелейной схеме.

10.4.Защита от однофазных замыканий на землю

Всетях с глухозаземленной нейтралью (0,4 кВ) функции защиты от однофазных к.з. в питающем электродвигатель кабеле и в его обмотке статора выполняют защиты от междуфазных к.з. рассмотренные ранее (токовая отсечка или продольная диф. защита электродвигателя).

Всетях с изолированной нейтралью защита от замыкания на землю устанавливается на электродвигателях мощностью до 2 мВт если ток замыкания на землю превышает 10А, а также на электродвигателях большей мощности при токах замыкания на землю более 5А.

Защита от замыканий на землю выполняется с действием на отключение без выдержки времени с использованием трансформатора тока нулевой последовательности (ТНП).

Схема защиты электродвигателя от замыканий на землю одной фазы представлена на рис. 10-

6.

Казанцева Вера Викторовна G:\лекции рзиа\КУРС ЛЕКЦИЙ 2 семестр.docx

72

Рис. 10-6. Защита электродвигателей от замыканий на землю одной фазы.

Ток срабатывания защиты выбирается на основании тех же соображений, что и для аналогичной защиты генератора, т.е.

	Iс.з. КнIс
	где:
Iс	собственный ёмкостный ток электродвигателя;
Кн	коэффициент надёжности, принимаемый равным 1,2 1,3.

Необходимо также учитывать бросок ёмкостного тока электродвигателя при внешних замыканиях на землю, поэтому для защиты действующей без выдержки времени ток срабатывания должен быть увеличен в 3-4 раза.

Выводы:

1.Защита от замыканий на землю применяется только на электродвигателях напряжением 3-10 кВ, работающих в сети с незаземлённой нейтралью.

2.Защита от замыканий на землю устанавливается на электродвигателях мощностью до 2 мВт при токе замыкания на землю более 10А, а также на электродвигателях большей мощности когда ток замыкания на землю более 5А.

3.Защита от замыканий на землю выполняется с помощью одного токового реле подключённого к трансформатору тока нулевой последовательности с действием на отключение без выдержки времени.

Казанцева Вера Викторовна G:\лекции рзиа\КУРС ЛЕКЦИЙ 2 семестр.docx

73

10.5.Защита от понижения напряжения

При понижении напряжения в сети часто не удаётся обеспечить самозапуск всех электродвигателей электроустановки. В этих случаях применяют защиты минимального напряжения для отключения неответственных электродвигателей с тем, чтобы обеспечить самозапуск электродвигателей ответственных механизмов. Особенно важно это для электродвигателей собственных нужд тепловых электростанций так как отключение некоторых электродвигателей может привести к снижению нагрузки или полному останову электростанции (например, электродвигатели питательных и циркуляционных насосов; электродвигатели дымососов и дутьевых вентиляторов и т.п.). Необходимо отключать также и электродвигатели, самозапуск которых недопустим по условиям технологии производства или по условиям техники безопасности. Отключение таких электродвигателей осуществляется специальными защитами минимального напряжения, которые должны обеспечивать отключение электродвигателей, как при полном исчезновении напряжения, так и при длительных к.з. в сети, вызывающих понижение напряжения и торможение электродвигателей.

Обычно защита от понижения напряжения электродвигателей выполняется с помощью одного реле минимального напряжения включаемого на линейное напряжение (рис. 10-7).

Рис. 10-7. Однорелейная схема защиты минимального напряжения электродвигателей.

Защита с одним реле минимального напряжения надёжно реагирует на 3-х фазные к.з. При 2-х фазных к.з. эта защита будет действовать только при к.з. между теми фазами, к которым включено реле, а при 2-х фазных к.з. между другими фазами напряжение на реле уменьшается не более чем на 15% номинального значения и защита в этом случае действовать не будет.

Для обеспечения работы защиты от понижения напряжения при всех случаях междуфазных к.з. применяют 3-х фазную схему защиты минимального напряжения с использованием 3-х реле минимального напряжения (рис. 10-8).

Казанцева Вера Викторовна G:\лекции рзиа\КУРС ЛЕКЦИЙ 2 семестр.docx

74

Рис. 10-8. Трёхрелейная схема защиты минимального напряжения электродвигателей.

К недостаткам защиты необходимо отнести возможность её неправильной работы в случае обрыва цепей напряжения (при перегорании предохранителей в схеме ТН), поэтому на

ответственных электродвигателях применяются схемы с двумя комплектами реле напряжения включаемыми на разные трансформаторы напряжения (рис. 10-9), при этом контакты обоих реле соединяются последовательно. Поэтому при нарушении цепей напряжения одного из комплектов реле защита блокируется.

Казанцева Вера Викторовна G:\лекции рзиа\КУРС ЛЕКЦИЙ 2 семестр.docx

75

Рис. 10-9. Защита минимального напряжения электродвигателей с двумя реле, подключёнными к разным трансформаторам напряжения.

Напряжение срабатывания защиты минимального напряжения выбирается таким, чтобы обеспечивался самозапуск ответственных электродвигателей. Обычно напряжение срабатывания защиты выбирается равным порядка 60-70% Uном.

Выдержка времени защиты на ответственных электродвигателях отстраивается от времени действия мгновенных защит электродвигателей и обычно принимается минимальной и равной 0,5

с.

Выдержка времени защиты на электродвигателях отключаемых по условиям технологии производства и техники безопасности отстраивается от длительности посадки напряжения и принимается равной порядка 6 10 с.

Выводы:

1.Для обеспечения самозапуска ответственных механизмов на электродвигателях неответственных механизмов устанавливается защита минимального напряжения. При этом уменьшается суммарный ток самозапуска и повышается напряжение на питающих электродвигатели шинах, благодаря чему обеспечивается самозапуск ответственных электродвигателей.

2.Защиты от понижения напряжения электродвигателей могут выполняться на одном или трёх реле минимального напряжения. В целях экономии аппаратуры часто защиту выполняют групповой, т.е. действующей на отключение сразу группы электродвигателей.

3.Для исключения неправильной работы защиту минимального напряжения выполняют при помощи 2-х комплектов реле, подключаемых к разным трансформаторам напряжения.

10.6.Защиты электродвигателей напряжением до 1 кВ

Для защиты электродвигателей напряжением до 1 кВ применяются те же защиты, что и для электродвигателей более высоких напряжений: максимальная токовая отсечка от к.з.; защита от

Казанцева Вера Викторовна G:\лекции рзиа\КУРС ЛЕКЦИЙ 2 семестр.docx

76

перегрузки; защита минимального напряжения.

Защиты электродвигателей малой мощности во многих случаях выполняются при помощи предохранителей, магнитных пускателей и автоматических выключателей.

Защитные свойства предохранителей и автоматических выключателей подробно рассматривались в главе 3.

Магнитный пускатель представляет собой автоматический контактор предназначенный для пуска, остановки, защиты от перегрузки и для автоматического отключения электродвигателя при исчезновении (понижении) напряжения.

Магнитный пускатель (рис. 10-10) состоит из: электромагнита К, подключаемого к напряжению питающей сети; главных конактов К1 с дугогасительными камерами, подающих напряжение на электродвигатель; тепловых реле Т0 с размыкающимися контактами, осуществляющих защиту от перегрузки; кнопок управления и вспомогательного контакта К2.

Включение магнитного пускателя осуществляется нажатием кнопки Пуск. При этом якорь электромагнита К подтягивается и замыкаются его главные контакты К1 подключая электродвигатель к питающей сети. Вспомогательным контактом К2 шунтируется кнопка Пуск и якорь электромагнита К остаётся подтянутым на всё время работы электродвигателя.

Отключение электродвигателя производится при нажатии кнопки Стоп, которая разрывает цепь обмотки электромагнита, который отпадает и разрывает главные контакты, отключая электродвигатель от сети.

При понижении напряжения питающей сети до 35 40% номинального электромагнит отпадает (выполняя функции защиты минимального напряжения.

Казанцева Вера Викторовна G:\лекции рзиа\КУРС ЛЕКЦИЙ 2 семестр.docx

77

Рис. 10-10. Схема защиты электродвигателя напряжением до 0,4 кВ с магнитным пускателем.

Защита электродвигателя от перегрузки осуществляется тепловыми реле, которые настраиваются так, чтобы они не срабатывали от токов пуска и самозапуска электродвигателя.

Для защиты электродвигателя от к.з. в схеме используются плавкие предохранители. На электродвигателях мощностью более 40 кВт вместо предохранителей применяют

автоматические воздушные выключатели.

Следует иметь ввиду, что сети напряжением до 0,4 кВ, как правило, выполняются с заземлением нейтрали и однофазные замыкания на землю в них сопровожд аются большими токами, поэтому предохранители, а также электромагнитные расцепители на автоматах должны устанавливаться во всех 3-х фазах.

В некоторых случаях на электродвигателях устанавливаются специальные защиты от обрыва фазы, основанные на различных принципах, одна из которых приведена на рис. 1011.

Казанцева Вера Викторовна G:\лекции рзиа\КУРС ЛЕКЦИЙ 2 семестр.docx

78

Рис. 10-11. Схема защиты электродвигателя напряжением до 0,4 кВ от обрыва фазы.

В этой схеме при обрыве фазы на искусственной нейтрали, образованной ёмкостями С1, С2 и С3, появляется напряжение, которое после выпрямления подаётся к реле защиты АК. При срабатывании защиты размыкаются контакты в цепи катушки магнитного пускателя и электродвигатель отключается от питающей сети.

Выводы:

1.Для защиты электродвигателей напряжением до 1 кВ применяются предохранители, магнитные пускатели и автоматические выключатели.

2.С помощью магнитных пускателей осуществляются операции по пускам и остановкам электродвигателей напряжением до 1 кВ, а также защита от перегрузки

иот понижения напряжения.

3.В некоторых случаях на электродвигателях устанавливаются специальные защиты от обрыва фазы.

Казанцева Вера Викторовна G:\лекции рзиа\КУРС ЛЕКЦИЙ 2 семестр.docx

79

10.7.Особенности защиты синхронных электродвигателей

На электростанциях промышленных предприятий в некоторых случаях применяются синхронные электродвигатели, которые также как и асинхронные должны иметь защиты: от к.з.; от замыканий на землю; защиту минимального напряжения и защиту от перегрузки. Уставки этих защит выбираются также как и на аналогичных защитах асинхронных электродвигателей.

Кроме того, синхронные электродвигатели напряжением выше 1 кВ оснащаются защитой от асинхронного режима.

Момент вращения синхронного электродвигателя может определяться упрощённой формулой:

Мвр Ед Uс sin δ Хд

где:
Ед	э.д.с. электродвигателя
Uс	напряжение питающей сети
Хд	синхронное сопротивление электродвигателя
	угол между ЕД и UС

Из выражения момента следует, что устойчивость работы синхронного электродвигателя тем больше, чем больше значение Ед (т.е. тем больше ток возбуждения). Кроме того, устойчивая работа синхронного электродвигателя возможна только при=0 900. Поэтому при значительной механической перегрузке и переходе угла за угол 900 момент электродвигателя начнёт уменьшаться и электродвигатель выходит из синхронизма.

Работа синхронного электродвигателя в асинхронном режиме сопровождается появлением дополнительных токов в обмотках статора и ротора, качаниями этих токов, а также сильной вибрацией электродвигателя и связанного с ним механизма из-за воздействия больших знакопеременных моментов. Поскольку это может привести к повреждению синхронного электродвигателя, они оборудуются защитой от асинхронного режима, отключающей электродвигатель при выходе его из синхронизма.

Характер изменения токов синхронного электродвигателя при выходе его из синхронизма приведён на рис. 10-12.

Казанцева Вера Викторовна G:\лекции рзиа\КУРС ЛЕКЦИЙ 2 семестр.docx

80