Защита трехфазного двигателя от пропадания одной фазы

Виды защит электродвигателя

Защита трехфазного двигателя от пропадания одной фазы

Асинхронные электродвигатели – наиболее распространенный вид электрических машин, использующихся в приводах различного назначения. От их безаварийной работы зачастую зависит не только правильность течения технологического процесса, но и жизнь людей.

Кроме того, их цена зачастую больше или сравнима с совокупной стоимостью всего остального оборудования. По этой причине принимаются различные меры по защите асинхронных двигателей, которые обычно носят комплексный характер и предусматривают возможность возникновения всех типов аварийных ситуаций.

Что может случиться с электродвигателем

К нашему счастью, список возможных аварийных ситуаций в цепях электрического привода ограничен. Это вам не «Справочник фельдшера» объемом в несколько тысяч страниц. Вот что может случиться:

  • Нестабильность питающего напряжения и тока.
  • Дисбаланс фаз.
  • Все виды замыканий – как так называемые короткие, возникающие между фазами или между фазой и землей, а также межвитковые, уменьшающие индуктивность и сопротивление статорных обмоток двигателя.
  • Физическая перегрузка на валу.

Проблемы с качеством электропитания

Статорные обмотки асинхронного электродвигателя обладают значительной индуктивностью. Каждая из них по отдельности может рассматриваться как балластный трансформатор.

По этой причине асинхронные электродвигатели в наименьшей степени зависят от качества подаваемого на них напряжения.

Его снижение или увеличение на десяток вольт машиной будет просто проигнорировано, если оно произошло симметрично по всем фазам.

Наиболее проблемным является момент запуска и набора оборотов. Пусковой ток электродвигателя с короткозамкнутым ротором превышает номинальный минимум в пять раз. И чем выше мощность машины, тем это значение больше.

Дело усугубляется в том случае, если подключается нагруженный привод. Например, подъемный механизм или навозный транспортер на животноводческой ферме.

Решить проблему запуска можно двумя способами:

  1. Применить схему коммутации обмоток. В момент замыкания контактов рубильника они включены по схеме «Звезда», а после набора оборотов переключаются на «Треугольник». Снижение токовой нагрузки происходит по той причине, что на каждой обмотке первоначальное напряжение в 1,73 раза меньше – 220 вольт.
  2. Использовать автоматические выключатели с подходящей случаю времятоковой характеристикой. Например, рабочий ток асинхронного двигателя мощностью 3 кВт находится в пределах 12 ампер. Если вы поставите на входе цепи питания АВ с номиналом 16 ампер типа «С», то привод может отключаться во время запуска. Оптимальным вариантом является АВ на те же 16 ампер, но типа «В».

Короткие замыкания

Возникновение сверхтоков – они так названы потому, что в сотни и тысячи раз превышают номинальные – происходит в случае замыкания между фазой и землей (как физической, на корпус электроустановки, так и технологической нейтралью) или между фазами. Процесс этот сопровождается возникновением дуги электрического разряда и выделением большого количества тепла.

Поэтому несмотря на его явную и большую опасность, токовая защита электродвигателя решается наиболее просто – установкой плавких предохранителей или автоматических выключателей. Их номинал должен соответствовать рабочему току двигателя после набора оборотов. В цепи подачи напряжения они устанавливаются первыми.

Дисбаланс фаз

Часто не имеет явных признаков и потому более опасен. Он возникает в следующих случаях:

  • При пропадании одной из фаз в линии, подающей электропитание на всю электроустановку.
  • При отсутствии соединения в одном из элементов схемы. Например, при выгорании какой-либо клеммы в группе основных подвижных контактов магнитного пускателя или присоединительной коробке на корпусе электродвигателя.
  • При физическом обрыве одного из фазных проводников в кабеле.
  • При межвитковом замыкании в статорной обмотке.

Наиболее опасно отсутствие именно одной фазы. При этом происходит возрастание межфазного напряжения в 1,7 раза. При отсутствии двух двигатель просто останавливается, его конструктивные элементы перегрузкам не подвергаются.

Если обмотки двигателя соединены треугольником, то та, что оказывается подключенной между двумя оставшимися фазами, испытывает колоссальные нагрузки, ведь ее сопротивление не превышает десятка Ом. Фактически она работает в режиме короткого замыкания, из-за чего сильно нагревается.

При соединении обмоток звездой процесс менее активен, но более опасен по той причине, что двигатель может продолжить работать, потеряв при этом мощность. И вы этого не заметите до момента полного выгорания обмоток.

Дисбаланс фаз может определить трехфазное УЗО. Через ферритовое кольцо его дифференциального трансформатора пропущены проводники трех фаз и нейтрали. В штатном режиме работы система находится в равновесном состоянии, токи в проводниках компенсируют друг друга, магнитное поле не наводится. Поэтому во вторичной обмотке движения электронов не возникает.

Стоит одной из фаз пропасть, как по нейтрали потечет ток иного направления. Возникший дисбаланс вызывает срабатывание расцепителя и отключение питания. Эта схема работает только в том случае, когда пропадает подводимое к электроустановке напряжение. При возникновении неисправностей в нагрузке УЗО остается включенным.

Но если обмотки двигателя соединены звездой, то можно подключить нейтральный провод питающей линии к ее центру (это пластина в клеммной коробке, соединяющей три вывода). При дисбалансе фаз в нагрузке возникает ток в нейтрали. Это вызовет срабатывание защитного устройства.

Если магнитный пускатель имеет втягивающую катушку с номиналом в 380 вольт (она включается между фазами), то этот элемент схемы также может играть роль своеобразной защиты от перекоса фаз в питающей линии. Вероятность отключения привода в этом случае очень велика.

Но основным способом предотвращения аварии в этом случае является тепловая защита электродвигателя. По той причине, что он сопровождается выделением тепла – фактором, на который может среагировать автоматика. Стоит отметить, что при дисбалансе фаз двигатель еще и гудит, но защитных автоматов, реагирующих на звук, не существует.

Тепловой расцепитель, который есть в автоматических включателях на вводах, не сработает или сделает это слишком поздно. Ведь из-за большой протяженности линии тепло может рассеяться. Поэтому стало правилом устанавливать сразу после магнитного пускателя так называемое тепловое реле, с помощью которого осуществляется и защита электродвигателя от перегрузки на валу.

Оно состоит из трех нагревательных элементов и биметаллической пластины, которая при изменении температуры деформируется и размыкает контакты цепи управления – одного из фазных проводов, подающихся на контакты втягивающей катушки магнитного пускателя.

Номинальный ток теплового реле должен соответствовать рабочему току двигателя. Обычно он регулируется, для чего на корпус реле выводят винт потенциометра и градуированную шкалу.

Совокупная стоимость приборов защиты меньше цены электрического двигателя. И ничтожна по сравнению с возможными последствиями аварии. Поэтому не стоит пренебрегать их установкой.

Реле контроля фаз: принцип работы, конструкция, схемы подключения

Защита трехфазного двигателя от пропадания одной фазы

Качественное выполнение тех или иных технологических процессов в современном мире обеспечивается за счет высокоточного и дорогостоящего оборудования.

Работа которого напрямую зависит от качества поставляемой электроэнергии и состояния электроснабжающих линий. Увы, далеко не все отечественные сети способны обеспечить безопасный режим работы для них, из-за чего создается угроза поломки.

Для предотвращения которой используются специальные защитные устройства – реле контроля фаз (РКФ).

Они позволяют отключить нагрузку в случае каких-либо неисправностей в питающей сети. Все что может нести угрозу для оборудования и влияет на результативность его работы или технологический процесс, воспринимается как сигнал к немедленному обесточиванию и реле контроля переводит коммутирующие элементы в отключенное положение.

Конструкция и принцип работы

Рис. 1. Конструктивное исполнение реле на примере устройства CKF-2BT

Конструктивно устройство включает в себя входные и выходные контакты, индикаторы нормального электроснабжения и аварийной ситуации, регуляторы, обозначенные на схеме соответствующими номерами (рисунок 1):

  1. Индикатор аварийной ситуации;
  2. Индикатор подключенного питания нагрузки;
  3. Потенциометр, позволяющий выбирать нужный режим;
  4. Регулятор уровня асимметрии;
  5. Регулятор снижения напряжения;
  6. Потенциометр, позволяющий регулировать временную уставку срабатывания.

Далеко не все модели предоставляют весь комплекс настроек по вышеприведенным параметрам. Они зависят от назначения конкретного реле и сферы применения.

Рис. 2. Принципиальная схема работы

В нормальном режиме к цепи питания от источника ЭДС E1 (рисунок 2) подается напряжение к потребителю, будь то двигатель, станок или другое оборудование.

Реле контроля фаз R подключается в отпайку через соответствующие клеммы, обозначенные на схеме, как L1, L2, L3 и нулевым проводом N. Внутри устройства собрана логическая схема на транзисторах, которая посылает сигнал с выходных контактов на разрыв катушки пускателя P для отключения.

При необходимости сигнал отключения можно настроить как для обесточивания потребителя, так и отключения внешней электрической сети.

В случае аварийной ситуации – пропадания одной из фаз, короткого замыкания, резкого увеличения токов, изменяется гармоническая составляющая электрических параметров сети. На что реагирует устройство защиты и посылает по цепям питания через клеммы 24 и 21 на катушку контактора соответствующий сигнал на отключение.

После срабатывания силовых контактов в практике электроснабжения потребителей может произойти естественное восстановление параметров питающей сети, при которой произойдет выравнивание фаз. При этом реле возвратит контакты во включенное положение, за счет чего реализуется система АПВ и на обмотки двигателя или другого потребителя возобновится подача напряжения.

За счет кнопок «Пуск» и «Стоп» можно осуществлять ручное управление питанием электрического прибора.

Назначение и функции

Данная технология применяется в сети трехфазных нагрузок. Наиболее востребована для защиты электродвигателя синхронного или асинхронного, трехфазных станков высокой точности, технологичной электроники, насосов. Заметьте, что неправильное чередование фаз приведет к низкой эффективности его работы, перегреву и снижению уровня изоляции, что может привести к пробою.

Применяется для следующих целей:

  • Для коммутации преобразовательного оборудования, которому важно соблюдение последовательности фаз: источников питания, выпрямителей, инверторов и генераторов;
  • Для систем АВР (введения в работу резервных источников питания) или подключения системы аварийного освещения;
  • Для специального оборудования – станков, крановых установок, мощность которых составляет не более 100 кВт;
  • Для электроприводов трехфазных двигателей, имеющих мощность не более 75 кВт.

Для коммутации однофазной нагрузки данное устройство не используется.

В целом реле контроля фаз применяется для различного промышленного и бытового оборудования и является обязательным предохранителем для тех схем управления, в которых требуется постоянный мониторинг величины напряжения и других параметров внешних линий.

В трехфазных сетях осуществляет контроль:

  • уровня напряжения, реализуемая, в преимущественном большинстве, для оборудования такого класса в случаях, когда его величина выходит за установленные пределы;
  • чередования фаз – выполнит коммутацию в случае аварийного слипания фаз или при их неверном расположении  относительно питающих вводов оборудования;
  • пропадания фазы – производит отключение потребителя в случае обрыва фазы и последующего отсутствия напряжения;
  • перекоса фаз – производит коммутацию в случае изменения фазного или линейного напряжения по отношению к номинальному значению.

Преимущества реле контроля фаз

В сравнении с другими устройствами аварийных отключений данные электронные реле отличаются рядом весомых преимуществ:

  • в сравнении с реле контроля напряжения не зависит от влияния ЭДС питающей сети, так как его работа отстраивается от тока;
  • позволяет определять аномальные скачки не только в трехфазной сети питания, но и со стороны нагрузки, что позволяет расширить спектр защищаемых компонентов;
  • в отличии от реле, работающих на изменение тока в электродвигателях, данное оборудование позволяет фиксировать еще и параметр напряжения, обеспечивая контроль по нескольким параметрам;
  • способно определить дисбаланс уровней питающих напряжений из-за неравномерности загрузки отдельных линий, что чревато перегревом двигателя и снижением параметров изоляции;
  • не требует формирования дополнительной трансформации со стороны рабочего напряжения.

В отличии от реле, работающих только по напряжению обеспечивает действующую защиту от регенерированного напряжения, вырабатываемого обратными ЭДС.

В случае, когда одно из фазных напряжений пропадает, двигатель продолжает набирать достаточный уровень энергии с остающихся двух.

При этом в обесточенной фазе будет генерироваться ЭДС от вращения ротора, который продолжает крутиться от двух фаз в аварийном режиме.

Из-за того, что контакторы электродвигателей не размыкаются от реле при такой работе, возникает риск повреждения электрической машины с ее дальнейшей поломкой. Реле контроля, в свою очередь, способно обнаружить смещение фазового угла, за счет чего обеспечивается полноценная защита.

Такая функция особенно актуальна, когда рабочий режим двигателя, в случае его реверсивного вращения, способен повредить вращаемый элемент или травмировать работника. Как правило, такая ситуация возникает при внесении изменений во время обесточивания электрической машины, смене фазных нагрузок, порядка чередования фаз и прочих.

Технические характеристики

Среди технических параметров, реализуемых реле контроля фаз необходимо выделить:

  • питающее напряжение;
  • диапазон контроля перенапряжения;
  • диапазон снижения уровня напряжения;
  • границы временной задержки для включения после скачка напряжения;
  • границы временной задержки для включения после падения напряжения;
  • время, расходуемое на отключение в случае пропадания фазы;
  • номинальный ток на контактах электромагнитного реле;
  • количество контактов для совершения коммутационных опраций;
  • мощность устройства;
  • климатическое исполнение;
  • механическая и электрическая износоустойчивость.

Схема подключения определяет порядок чередования фаз, поэтому нормальное питание нагрузки возможно при условии их правильного соблюдения на этапе монтажа и настройки.

  При этом существует возможность регулировки задержки коммутации для различных режимов работы устройства.

Таким образом, для двигателей, в момент пуска можно отстроить время задержки срабатывания от 1 до 3 сек, для выдержки пусковых токов.

То же относиться к возможности отстройки аварийного срабатывания в случае перегрузки фаз, где время до коммутации можно регулировать от 5 до 10 сек.

Обзор популярных реле контроля фаз

  • Реле РНПП-311 украинского производства является одним из наиболее популярных и подходящих для сетей постсоветского пространства. Аббревиатура расшифровывается как реле напряжения, перекоса и последовательности фаз. Современные модификации, в дополнение к стандартным параметрам способны отслеживать еще и частоту напряжения.
  • OMRON K8AB данная модель осуществляет контроль не только за снижением, но и за превышением уровня напряжения, выполняя тем самым функции ограничителя или разрядника, причем, куда более эффективно. Имеет ряд модификаций, отличающихся регулировками порогов срабатывания и техническими параметрами.
  • Carlo Gavazzi DPC01 отличается двумя реле на выходных клеммах устройства. Имеет несколько точек регулировки различных параметров, и переключатель режимов. Предоставляет 7 возможных функций по выставлению задержек, интервалов или цикличных функций.
  • Реле ЕЛ-11 отечественного производства контролирует параметры электрической сети, может применяться как в закрытых отапливаемых, так и в не отапливаемых помещениях. Устанавливается в любом положении, но требует защиты от прямого попадания на них солнечных лучей и атмосферной влаги.

Типичные схемы подключения

В большинстве случаев, на корпусе каждого устройства производителем устанавливаются все необходимые данные о способе подключения конкретного реле. Для примера заберем несколько схем известных производителей:

Схема подключения РКФ РНПП-311

На схеме показано  подключение клеммного ряда к соответствующим фазам линии L1, L2, L3 и нейтрале N. На выходе возможно получить две цепи управления «Выход 1» и «Выход 2», отличающиеся по уровням напряжений.

Схема подключения реле OMRON

Питание осуществляется по вводным каналам L1, L2, L3 и через нейтраль N. На выходе получается два варианта  трехфазная трехпроводная система и трехфазная четырехпроводная, для работы с соответствующим коммутатором.

Схема подключения РКФ Carlo Gavazzi

В отличии от предыдущих вариантов клеммы вводов L1, L2, L3 запитываются через предохранители. Блок регулировки параметров позволяет отстраивать соответствующий режим работы и пределы отключения по ним. Два выхода с возможностью ручной коммутации посылают управленческие сигналы на переключение тех или иных устройств.

Последние две схемы демонстрируют работу вторичных цепей отключения нагрузки с соответствующей временной задержкой по этим клеммам. Как видите, все схемы подключения имеют идентичные компоненты, предназначенные для отслеживания всех параметров сети, способных сигнализировать сбой в электроснабжении трехфазных потребителей.

Тема: Автоматическая защита 3-х фазных двигателей при обрыве фазы электрической сети при помощи дополнительного реле

Защита трехфазного двигателя от пропадания одной фазы

Цельработы:Защита электродвигателей с помощьюдополнительного реле, включенного водну из фаз от случайного отключения

Порядоквыполнения работы.

1.Произвести внешний осмотр. 1.Произвел внешний осмотр:

2.Записать технические данные.

Таблица1 Паспортные данные

Тип оборудованияТехнические характеристики
Кнопка Автомат АП50Б-3МТУ32Магнитный пускатель ПМЕ-072Реле напряжения РП-71/ЕПКЕ 212-2 3~500В 50Гц Iн=15А Iуст=10Iн~380В I~380В

3.Составить монтажные схемы

внутреннихи внешних соединений:

-схемывнутренних соединений:

1.QF

2.КМ

3.SB

4.KV

-схемы внешних соединений

1.Фаза А-КМ

2.КМ-контакт КМ

3.контакт КМ-SB2

4.SB2-KV

5.SB1-KV

6.KV-ФазаВ

7.Фаз. С-SB1

8.контакт KVи контакт КМ

4.С помощью мультиметра замеритьсопротивление на участках цепи.

5.Собрать электрическую схему.

Рисунок1. Схема соединения дополнительногореле для защиты при обрыве одной из фаз

6. Порядок работы схемы:

1) Включаем автомат QF и замыкаем однофазные выключатели SF получает питание цепь управления.

2) получает питание релеKV, замыкает свои контакты в цепи управления.

3) При нажатии кнопки SB2, получает питание катушка магнитного пускателя КМ и замыкает свой блок контакт в цепи управления, шунтируя кнопку SB2.

4) магнитный пускатель замыкает свои силовые контакты и включает электродвигатель.

5) При обрыве фаз В или С катушка реле КV теряет питание и размыкает свой контакт в цепи управления, теряет питание магнитный пускатель КМ, размыкая свои силовые контакты отключает силовую цепь двигателя.

6)При обрыве фаз А или С катушка релемагнитного пускателя КМ теряет питание,размыкает свои силовые контакты иобесточивает двигатель.

Вывод:Изучить защиту электр двигателя спомощью дополнительного реле включенногов одну из фаз от случайной отключения.

Контрольныевопросы:

  1. Для чего применяется искусственная нулевая точка.

  2. Для чего применяется дополнительное реле.

Ответы

  1. Нулевая точка нужна для создания схемы защиты

  2. Дополнительное реле необходимо для сборки схем защиты.

Тема: Автоматическая защита 3х фазных двигателей при отключении фазы эл. Сети с помощью конденсаторов

Цельработы:Защита электродвигателей с помощьюсоздания искусственной нулевой точкиот случайных отключений

Порядоквыполнения работы.

  1. Произвести внешний осмотр.

  2. Технические данные:

  1. Составить монтажные схемы внутренних и внешних соединений.

-Внутренние схемы соединения:

-Внешние схемы соединений:

  1. Подключение SB

  2. Подключение KV

  3. Подключение C13

Таблица 1 Паспортные данные

Тип оборудования.Технические характеристики
Автомат АП-50БКнопка ПКЕ-212-2УЗАвтомат АЕ-1031М-2УХПУАП-50Б 3МТУ52 U=500В f=50ГцПКЕ-212-2УЗ U=380В f=50ГцU=380Bf=50Гц

д) Подключение КМ

4.С помощью мультиметра замерить сопротивление на участках цепи.

5. Проверка работы схемы

  1. Включаем автоматический выключатель QF. Получает питание схема управления.

  2. Нажимаем SB2,получает питание КМ, замыкает блок контакт и силовые контакты КМ.

  3. Имитируем обрыв фазыА,В,С, реле KV получает питание и размыкает свой контакт KV в цепи питания контактора КМ.

При размыкании контактаKV

Рисунок 1 Электрическая схема.

контактор КМ теряет питание и отключает свои силовые контакты КМ, а также контакты в цепи управления отключает свои силовые контакты КМ, а также контакты в цепи управления.

Вывод:Изучил защиту электродвигателя с помощьюсоздания искусственной нулевой точкиот случайных отношения.

Контрольныевопросы:

  1. Назначение автоматических выключателей.

  2. Что произойдет, если катушка доп. реле потеряет питание.

  3. Какой тип реле может применяться в качестве дополнительного.

Ответы

  1. автоматический выключатель предназначен для коммутации электрических цепей и защиты цепи от КЗ и перегрузок.

  2. Если катушки дополнительного реле потеряли питание, то получит питание цепь управления.

  3. В качестве дополнительного реле может применятся реле типа KV типа РПЭ1

Защита трехфазных асинхронных электродвигателей

Защита трехфазного двигателя от пропадания одной фазы

Трехфазные электродвигатели при случайном отключении одной из фаз быстро перегреваются и выходят из строя, если их вовремя не отключить от сети. Поэтому были разработаны различные системы автоматических защитных отключающих устройств, однако они либо сложны, либо недостаточно чувствительны.

Схема пуска трехфазного асинхронного электродвигателя включением на пусковую схему «звезда».

Устройства защиты можно условно разделить на релейные и диодно-транзисторные.

Релейные, в отличие от диодно-транзисторных, более просты в изготовлении. Рассмотрим несколько релейных схем автоматической защиты трехфазного двигателя при случайном отключении одной из фаз питания электрической сети.

Первый способ

Первый способ защиты трехфазных асинхронных электродвигателей.

Это самый распространенный способ, проверенный временем. Защита двигателя от отключения одной фазы обеспечивается применением теплового реле ТЗ. Смысл этой защиты состоит в том, что постоянная нагревания теплового реле подбирается таким же образом, что и постоянная нагревания электродвигателя.

То есть, проще говоря, реле нагревается так же, как и двигатель. И при превышении температуры выше допустимой реле отключает двигатель. При отключении одной фазы ток через другие фазы резко возрастает, двигатель и тепловое реле начинают быстро нагреваться, что вызывает срабатывание теплового реле.

Способ хорош и тем, что обеспечивает и защиту двигателя от перегрузки и пробоя одной фазы на корпус. Но для надежной защиты от пробоя на корпус двигатель обязательно должен быть заземлен или занулен. Недостаток этого способа в том, что его нужно достаточно точно подбирать и настраивать.

В идеале его номинальный ток должен быть такой же, как и у двигателя.

Второй способ

Второй способ защиты трехфазных асинхронных электродвигателей.

В обычную систему запуска трехфазного двигателя введено дополнительное реле Р с нормально разомкнутыми контактами Р1. При наличии напряжения в трехфазной сети обмотка дополнительного реле Р постоянно находится под напряжением и контакты Р1 замкнуты.

При нажатии кнопки “Пуск” через обмотку электромагнита магнитного пускателя МП проходит ток, и системой контактов МП1 электродвигатель подключается к трехфазной сети.

При случайном отключении от сети провода А реле Р будет обесточено, контакты Р1 разомкнутся, отключив от сети обмотку магнитного пускателя, который системой контактов МП1 отключит двигатель от сети.

При отключении от сети проводов В и С обесточивается непосредственно обмотка магнитного пускателя. В качестве дополнительного реле Р используется реле переменного тока типа МКУ-48.

Третий способ

Третий способ защиты трехфазных асинхронных электродвигателей.

Защитное устройство основано на принципе создания искусственной нулевой точки (точка 1'), образованной тремя одинаковыми конденсаторами С1-С3. Между этой точкой и нулевым проводом 0' 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. Это устройство обеспечивает более высокую надежность по сравнению с предыдущим. Реле типа МКУ – на рабочее напряжение 36 В.

Конденсаторы С1-С3 – бумажные, емкостью 4-10 мкф, на рабочее напряжение не ниже удвоенного фазного. Чувствительность устройства настолько высока, что иногда двигатель может отключиться в результате нарушения электрической симметрии, вызванного подключением посторонних однофазных потребителей, питающихся от этой сети.

Чувствительность можно понизить, применив конденсаторы меньшей емкости.

Четвертый способ

Четвертый способ защиты трехфазных асинхронных электродвигателей.

Схема защитного устройства аналогична схеме, рассмотренной во втором способе. При нажатии кнопки “Пуск” включается реле Р, контактами Р1 замыкая цепь питания катушки магнитного пускателя МП. Магнитный пускатель срабатывает и контактами МП1 включает электродвигатель.

При обрыве линейных проводов В или С отключается реле Р, при обрыве провода А или С – магнитный пускатель МП. В обоих случаях электродвигатель выключается контактами магнитного пускателя МП1.

По сравнению со схемой защитного устройства трехфазного двигателя, рассмотренной в первом способе, это устройство имеет преимущество: дополнительное реле Р при выключенном двигателе обесточено.

Реле контроля фаз – принцип работы, схема подключения – блог СамЭлектрик.ру

Защита трехфазного двигателя от пропадания одной фазы

Реле контроля фаз 3-фазное Omron и Zamel

В данной статье рассмотрим со всех сторон очень полезное устройство промышленной электроники — реле контроля фаз, другие названия – трехфазное реле контроля напряжения, реле контроля обрыва и чередования фаз . Из названия можно догадаться, что это за штука – реле, которое контролирует качество трехфазного напряжения и правильность его подключения.

Как всегда в таких статьях, будут теория, схемы, фото, инструкции.

Свою функцию это устройство выполняет нечасто, чуть чаще, чем реле напряжения. Однако, без него бывает, что тратится лишнее время на наладку оборудования. Кроме того, это устройство защитит оборудование от некачественного питания.

Важно, что надо уяснить – реле контроля фаз бывает только трехфазное, и всегда подключается только в 3-фазную сеть!

Зачем нужно трехфазное реле контроля фаз

Реле контроля фаз необходимо ставить там, где часто  производится переподключение к питающему  трехфазному напряжению, а также там, где важна фазировка (правильное чередование фаз).

Например, реле контроля фаз может быть полезно в оборудовании, которое часто переносится с места на место, и в котором критично перепутать фазы. В некоторых устройствах неправильное чередование фаз может привести к неправильному функционированию и поломке. Например, винтовой компрессор, если его включить в неправильном направлении более чем на 5 секунд, может полностью выйти из строя.

Кроме того, при подключении такого оборудования может сложиться ошибочное мнение  что его надо ремонтировать, и ремонтный персонал будет некоторое время чесать репу, пока кто-то не подаст нужную мысль: «А может, фазы перепутаны?». А потом ещё кто-то скажет ещё более нужную мысль: «Надо бы поставить реле контроля фаз…»

Блог СамЭлектрик.ру в соцсетях:

Подписывайтесь! Будет интересно.

Принцип работы и функции реле контроля фаз

Итак, в каждом станке существует правильный порядок фаз, при котором все двигатели при данном подключении крутятся в правильном направлении. Если питающие фазы перепутаны, то всё тоже будет крутиться, но неправильно, и возможно недолго.

В реле контроля фаз есть схема, которая вычисляет порядок чередования фаз (Phase-sequence), и в соответствии с этим порядком срабатывают выходные контакты. Контакты эти можно подключить куда угодно — в контрольную цепь, к звонку или лампочке, разрывать цепь питания цепь питания всего устройства или катушки контактора двигателя.

Последнее применение рекомендует производитель, я же рекомендую включать его в аварийную (контрольную) цепь, чтобы весь станок, в котором установлено это реле, не мог запуститься. Естественно, если аварийная цепь выполнена правильно, как я это рекомендую в статье по приведённой ссылке.

Это главное применение.

Другое применение — защита от пропадания фазы (Phase-loss). Или от существенного понижения напряжения на одной из фаз (асимметрия, или перекос фаз) (Three-phase Asymmetry).

Последние две функции в принципе идентичны, весь вопрос только в уровне падения напряжения.

От пропадания фазы для защиты электродвигателей также применяется мотор-автомат или тепловое реле, но они срабатывают по тепловой перегрузке, а это уже критический режим. А реле контроля фаз — электронное устройство, и сработает раньше (1-3 сек), не дав двигателю перегреться. В случае выравнивания фаз включение происходит тоже не сразу, а через необходимое время (5-10 сек).

Уровень напряжения асимметрии можно выставить во всех реле контроля фаз, а вот время включения/выключения, как правило, регулируется лишь в навороченных моделях. Кроме того, для функции обнаружения асимметрии существует такой полезный параметр, как гистерезис, который обеспечивает более «плавную» работу устройства. Он тоже, как правило, не регулируется.

Как работает гистерезис, спросите у того, кто знает что это такое))

Таким образом, можно сказать, что реле контроля фаз — устройство, которое контролирует качество трехфазного питающего напряжения в промышленном оборудовании. И естественно, что реле контроля фаз – 3-х фазное устройство.

Zamel CKM-01

Пойдём от простого к сложному. В качестве примера рассмотрим сначала реле СКМ-01 производства польской фирмы Zamel.

А что там свежего в группе вк самэлектрик.ру?

CKM-01 от Zamel. Краткие характеристики на упаковке

У реле на вход подаётся три фазы (L1, L2, L3) и ноль (N), питание внутренней схемы – от фазы L1. Выходное реле — с одним переключающим контактом. Также имеются два индикатора, которые показывают чередование и асимметрию фаз.

Вот как это реле выглядит вживую:

Реле контроля фаз Замель CKM-01. Внешний вид

Электрическая схема реле CKM-01 Zamel очень простая, собрана всего на двух транзисторах. Внутренности  CKM-01 Zamel можно рассмотреть ниже на фото.

Честно говоря, никогда бы не поверил, что такое сравнительно сложное устройство можно собрать всего на 2-х транзисторах!

Zamel CKM-01. Внутреннее устройство

Zamel CKM-01. Внутреннее устройство

Zamel CKM-01. Внутреннее устройство

Инструкцию от производителя можно будет скачать в конце статьи.

РНПП-311

Теперь рассмотрим популярную отечественную модель – РНПП-311. Полное название – Реле напряжения, перекоса и последовательности фаз. Отсюда и аббревиатурное название. Подробнее – в инструкции в конце статьи.

Недавно появилось реле РНПП-311М, у него более современный и компактный корпус и больше настроек.

Реле напряжения, перекоса и последовательности фаз РНПП-311М

Далее, по степени увеличения функциональности.

OMRON K8AB

Более навороченная модель — OMRON K8AB:

Omron K8AB-PA. Внешний вид

Тут уже есть дополнительный регулятор времени срабатывания (реагирования). Также это реле реагирует не только на понижение, но и превышение напряжения на одной из фаз.

Схема собрана на микроконтроллере, как и все модели, которые рассмотрю ниже.

Временная диаграмма и схема, расположенная на боковой стенке этого реле:

Omron K8AB – временные диаграммы, настройка и схема

В линейку реле Omron K8AB входят 4 модели, и они обеспечивают очень расширенные настройки, на любой вкус. Инструкция – там же.

Carlo Gavazzi DPC01

Ещё одно реле контроля напряжения, из тех, что мне попадались – Carlo Gavazzi DPC01. Оно участвует в схеме промышленного компрессора-холодильника, про который я писал в статье про применение Устройства Бесперебойного питания (ИПБ, UPS) или про то, как я спас молоко от прокисания.

Кстати, если Вам вообще интересно то, о чем я пишу, подписывайтесь на получение новых статей и вступайте в группу в ВК!

Carlo Gavazzi DPC01

На входе – три фазы, на выходе – два реле, контакты которых в данном случае подключались в схему последовательно и рубили цепь питания схемы управления. Кроме четырех регуляторов настроек, под крышкой с сорванной пломбой – ещё переключатели режимов работы.

В той статье я не написал, что пытался запустить этот холодильник, исключив это реле из схемы. Но Carlo Gavazzi оказался прав – компрессор не хотел запускаться при таком плохом качестве напряжения.

Евроавтоматика ФиФ CKF-318-1

Устройство трехфазного реле контроля и наличия фаз белорусского производителя приведена в этой статье. Показано устройство и реальный пример подключения и установки в компрессоре.

Схема подключения реле контроля фаз

Если в оборудовании используются для подключении электродвигателей только частотные преобразователи, то реле контроля фаз не нужно — для частотника всё равно, в каком порядке на него приходят фазы, он всё равно выпрямляет переменное трехфазное напряжение и преобразует его в постоянное.

Однако, я рекомендую ставить такое реле в любой промышленной аппаратуре стоимостью от 1000 долл с трехфазным питанием. Ведь само реле стоит чуть более 1000 руб (отечественные модели), а в случае проблем с питанием сразу даст об этом знать.

Итак, вот несколько схем подключения, которые рекомендуют производители. В принципе, отличий мало.

Схема подключения реле контроля трехфазного напряжения РНПП-311

Схема подключения реле контроля напряжения от OMRON

Схема подключения реле контроля напряжения от Carlo Gavazzi

Последняя схема ценна и тем, что дано условное графическое обозначение реле контроля напряжения. И контакты реле показаны с задержкой включения!

Справедливости ради стоит сказать, что в современном оборудовании на контроллерах реле контроля фаз как отдельный блок иногда не применяется, а реализовано непосредственно на контроллере.

А теперь, как и было обещано, инструкции:

Zamel CKM-01 manual 1. (извиняюсь за качество, лучше не нашёл(

Zamel CKM-01 manual 2

РНПП-311. Реле напряжения, перекоса и последовательности фаз (2211 Загрузок) OMRON K8AB 4 модели, файл собран из четырёх файлов. (864 Загрузки) Carlo Gavazzi DPC01 – manual – instruction – datasheet (719 Загрузок)

Защита электродвигателя: основные виды, схемы подключения и принцип работы. Инструкция как установить своими руками

Защита трехфазного двигателя от пропадания одной фазы

Наверно все знают, что различные устройства работают на основе электрических двигателей. Но для чего нужна защита электродвигателей осознает лишь малая часть пользователей. Оказывается они могут сломаться в результате различных непредвиденных ситуаций.

Чтобы избежать проблем с высокими затратами на ремонт, неприятных простоев и дополнительных материальных потерь используются качественные защитные устройства. Далее разберемся в их устройстве и возможностях.

Как создается защита для электродвигателя?

Постепенно рассмотрим основные устройства защиты электродвигателей и особенности их эксплуатации. Но сейчас расскажем об трех уровнях защиты:

  • Внешняя версия защиты для предохранения от короткого замыкания. Обычно относится к разным видам либо представлена в виде реле. Они обладают официальным статусом и обязательны к установке согласно нормам безопасности на территории РФ.

  • Внешняя версия защиты электродвигателей от перегрузки помогает предотвратить опасные повреждения либо критические сбои в процессе работы.
  • Встроенный тип защиты спасет в случае заметного перегрева. И это защитит от критических повреждений либо сбоев в процессе эксплуатации. В этом случае обязательны выключатели внешнего типа иногда применяется реле для перезагрузки.

Из-за чего отказывает электродвигатель?

В процессе эксплуатации иногда появляются непредвиденные ситуации, останавливающие работу двигателя. Из-за этого рекомендуется заранее обеспечить надежную защиту электродвигателя.

Можете ознакомиться с фото защиты электродвигателя различного типа чтобы иметь представление о том, как она выглядит.

Рассмотрим случаи отказа электродвигателей в которых с помощью защиты можно избежать серьезных повреждений:

  • Недостаточный уровень электрического снабжения;
  • Высокий уровень подачи напряжения;
  • Быстрое изменение частоты подачи тока;
  • Неправильный монтаж электродвигателя либо хранения его основных элементов;
  • Увеличение температуры и превышение допустимого значения;
  • Недостаточная подача охлаждения;
  • Повышенный уровень температуры окружающей среды;
  • Пониженный уровень атмосферного давления, если эксплуатация двигателя происходит на увеличенной высоте на основе уровня моря;
  • Увеличенная температура рабочей жидкости;
  • Недопустимая вязкость рабочей жидкости;
  • Двигатель часто выключается и включается;
  • Блокирование работы ротора;
  • Неожиданный обрыв фазы.

Чтобы защита электродвигателей от перегрузки справилась с перечисленными проблемами и смогла защитить основные элементы устройства необходимо использовать вариант на основе автоматического отключения.

Часто для этого используется плавкая версия предохранителя, поскольку она отличается простотой и способна выполнить много функций:

Версия на основе плавкого предохранительного выключателя представлена аварийным выключателем и плавким предохранителем, соединенных на основе общего корпуса.

Выключатель позволяет размыкать либо замыкать сеть с помощью механического способа, а плавкий предохранитель создает качественную защиту электродвигателя на основе воздействия электрического тока.

Однако выключателем пользуются в основном для процесса сервисного обслуживания, когда необходимо остановить передачу тока.

Плавкие версии предохранителей на основе быстрого срабатывания считаются отличными защитниками от коротких замыканий. Но непродолжительные перегрузки могут привести к поломке предохранителей этого вида. Из-за этого рекомендуется использовать их на основе воздействия незначительного переходного напряжения.

Плавкие предохранители на основе задержки срабатывания способны защитить от перегрузки либо различных коротких замыканий. Обычно они способны выдержать 5-краткое увеличение напряжения в течение 10-15 секунд.

Важно: Автоматические версии выключателей отличаются по уровню тока для срабатывания. Из-за этого лучше использовать выключатель способный выдержать максимальный ток в процессе короткого замыкания, появляющегося на основе данной системы.

Тепловое реле

В различных устройствах используется тепловое реле для защиты двигателя от перегрузок под воздействием тока либо перегрева рабочих элементов. Оно создается с помощью металлических пластин, обладающих различным коэффициентом расширения под воздействием тепла. Обычно его предлагают в связке с магнитными пускателями и автоматической защитой.

Автоматическая защита двигателя

Автоматы для защиты электродвигателей помогают обезопасить обмотку от появления короткого замыкания, защищают от нагрузки либо обрыва любой из фаз. Их всегда используют в качестве первого звена защиты в сети питания мотора. Потом используется магнитный пускатель, если необходимо он дополняется тепловым реле.

Каковы критерии выбора, подходящего автомата:

  • Необходимо учитывать величину рабочего тока электродвигателя;
  • Количество, использующихся обмоток;
  • Возможность автомата справляться с током в результате короткого замыкания. Обычные версии работают на уровне до 6 кА, а лучшие до 50 кА.

    Стоит учитывать и скорость срабатывания у селективных менее 1 секунды, нормальных меньше 0,1 секунды, быстродействующих около 0,005 секунды;

  • Размеры, поскольку большая часть автоматов можно подключать с помощью шины на основе фиксированного типа;
  • Вид расцепления цепи – обычно применяется тепловой либо электромагнитный способ.

Универсальные блоки защиты

Различные универсальные блоки защиты электродвигателей помогают уберечь двигатель с помощью отключения от напряжения либо блокированием возможности запуска.

Они срабатывают в таких случаях:

  • Проблемы с напряжением, характеризующиеся скачками в сети, обрывами фаз, нарушением чередования либо слипания фаз, перекосом фазного или линейного напряжения;
  • Механической перегруженности;
  • Отсутствие крутящего момента для вала ЭД;
  • Опасных эксплуатационной характеристике изоляции корпуса;
  • Если произошло замыкание на землю.

Хотя защита от понижения напряжения, может быть, организована и другими способами мы рассмотрели основные из них. Теперь у вас есть представление о том зачем необходимо защищать электродвигатель, и как это осуществляется с помощью различных способов.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.