Электрические схемы защита электрических двигателей

Электрические схемы защита электрических двигателей

Нулевая защита, защита от токов короткого замыкания и токов перегрузок (максимальная защита), а в ряде случаев защита от перехода механизмами конечных положений (концевая зашита) на кране осуществляется с помощью общего для всего электрооборудования крана линейного контактора.

Рассмотрим типичный вариант цепи защиты крана на котором двигателями грузовой лебедки и механизма передвижения крана управляют с помощью силовых контроллеров, а двигателем механизма поворота — с помощью магнитного контроллера. Главные контакты линейного контактора КМ1 присоединяют приводы всех трех механизмов к внешней электрической сети, а в цепь управления линейным контактором последовательно с его катушкой включены контакты электрических аппаратов и устройств, обеспечивающих необходимый вид защиты.

Нулевая защита обеспечивает контроль машиниста за работой механизмов крана, исключая возможность самопроизвольных пусков двигателей, отключенных вследствие срабатывания защитных устройств или перерыва подачи электроэнергии. Защиту выполняют с помощью контактов силовых контроллеров и командоконтроллеров, замкнутых только в нулевом положении рукояток управлений.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис. 106. Электрическая схема типовой цепи зашиты

Эти контакты Q2.1, Q3J включены в цепь катушки последовательно с кнопкой, поэтому катушка линейного контактора может быть включена только при условии, что рукоятки управления всех контроллеров и командоконтроллера находятся в нулевом положении. После включения контактора рукоятки управления могут быть переведены в любое положение, так как замкнутся блок-контакты и участок цепи с кнопкой и нулевыми контактами Q2.1 и Q3-1 контроллеров и 57.1 командоконтроллера будет заблокирован параллельной цепью.

Максимальная защита двигателей обеспечивает автоматическое отключение двигателя при его перегрузке или при возникновении в его цепи короткого замыкания. Защита выполняется с помощью реле максимального тока. Размыкающие контакты реле включаются последовательно с катушкой линейного контактора, а катушки реле включаются в силовые цепи электродвигателей. В приведенном примере защита выполнена с помощью реле РЭО-401, сгруппированных в два блока. Размыкающие контакты блоков включены последовательно с катушкой линейного контактора. Катушки реле включены в две фазы статорной цепи каждого электродвигателя. В третью фазу включена катушка реле KF3, общая для всех двигателей. Увеличение тока сверх допустимых значений в цепи двигателя вызовет срабатывание соответствующего реле. При этом разомкнётся контакт блока F61 или в котором это реле установлено, отключится катушка KMI и разомкнувшиеся главные контакты линейного контактора отсоединят электрооборудование крана от внешней сети.

Концевая защита обеспечивает автоматическое отключение электроприводов при переходе механизмами крана предельно допустимых положений.
Приводы отключаются размыкающими контактами конечных выключателей ограничителей крайних положений, а выполнение концевой защиты зависит от способа управления двигателем.

Если цепь статора двигателя замыкается контактами силового контроллера, то контакты конечных выключателей включаются в цепь катушки линейного контактора последовательно с контактами управления силового контроллера. В рассматриваемой схеме конечный выключатель SQ5 (ограничение движения «Вперед») соединен последовательно с контактом Q3.2 силового контроллера, а конечный выключатель SQ4 (ограничение движения «Назад») — последовательно с контактом Q3.3 контроллера. При включении механизма передвижения в направлении «Вперед» рукоятка силового контроллера устанавливается в одно из положений контроллера (направление «Вперед»). Контакты Q3.1 и Q3.3 размыкаются, а катушка линейного контактора получает питание через оставшийся замкнутым контакт Q3.2 контроллера и конечный выключатель SQ5. Если ограничитель передвижения сработает, контакты конечного выключателя SQ5 разомкнутся, обесточив катушку КМ1, и линейный контактор отключит электрооборудование крана от сети. После повторного включения линейного контактора (для чего следует установить рукоятки управления в нулевое положение и нажать кнопку SB1) механизм передвижения может быть включен только в обратном направлении.

Схема защиты аналогично работает при включении механизма передвижения в направлении «Назад». По такому же принципу выполнена защита двигателя грузовой лебедки. Так как для грузовой лебедки ограничиваются высота подъема и грузоподъемность, то последовательно с контактом Q2.3 силового контроллера включены конечный выключатель SQ2 ограничения высоты подъема и конечный выключатель SQ3 ограничения массы груза.

Если статор двигателя замыкается контактами контактора, реверсора или магнитного пускателя, то контакты конечного выключателя включаются в цепь
управления последовательно с катушкой этого аппарата. Выключение конечного выключателя при таком варианте схемы приведет к отключению только одного механизма.

Цепи защиты в электрических схемах различных кранов отличаются от приве-денного примера только количеством аппаратов и последовательностью включения их в цепь.

При управлении двигателями с помощью силовых или магнитных контроллеров (если последние не имеют своей максимальной защиты) защитную аппара-туру устанавливают на отдельной защитной панели. Панель представляет собой металлический шкаф, внутри которого смонтированы рубильник для включения питания крана, линейный контактор, кнопка включения линейного контактора, реле максимального тока и плавкие предохранители цепей управления. Защитные панели обычно устанавливают в кабине управления крана в непосредственной близости от рабочего места машиниста.

Рис. 107. Электрическая схема силовой цепи крана АБКС-5

4. Какими методами регулируют скорости крановых механизмов? 5. Как получить механические характеристики двигателя постоянного тока в приводах, выполненных по системам «Г — Д» и «ТП-ДНТ»? 6. Как работает электрическая схема приводов с тиристорным управлением асинхронным электродвш а-тслем и с выпрямлением напряжения цепи, ротора? 7. Какие элементы входят в типовую электрическую схему защиты?

Выбор защиты электрических машин

Правильный выбор и настройка защиты электрических машин позволяет увеличить их рабочий ресурс, обеспечить безаварийную работу и повысить эксплуатационную надежность, защита может действовать на отключение и на сигнал. В первом случае при недопустимом отклонении режимных параметров происходит отключение электрической машины от сети, во втором — подается звуковой или световой сигнал обслуживающему персоналу о недопустимом отклонении параметров, и он уже принимает решение о необходимости отключения машины.

Применение защиты удорожает машину, поэтому выбор типа И количества защит определяется не только технической, но и экономической целесообразностью их установки.
В ПУЭ и ПЭЭП установлены следующие типы защит для электрических двигателей.

Для двигателей напряжением до 1000 В предусмотрены:

1. защита от многофазных коротких замыканий и от минимального напряжения, а в сетях с глухозаземленной нейтралью дополнительная защита от однофазных замыканий (для двигателей переменного тока);

защита от коротких замыканий и от недопустимого повышения частоты вращения (для двигателей постоянного тока); Щ защита от асинхронного режима (для синхронных двигателей); В защита от перегрузки (для всех двигателей). Для двигателей переменного тока напряжением свыше 1000 В кроме того предусмотрены:
защита (на сигнал и на отключение) от повышения температуры смазки или прекращения ее циркуляции (для двигателей, имеющих принудительную смазку подшипников); ж защита (на сигнал и на отключение) от повышения температуры охлаждающего газа или прекращения вентиляции (для двигателей, имеющих принудительную вентиляцию); защита «на сигнал» от снижения циркуляции воды и защита «на отключение» от прекращения ее циркуляции (для двигателей с водяным охлаждением обмоток и активной стали и имеющих встроенные воздухоохладители, охлаждаемые водой); Щ общая защита от многофазных коротких замыканий (для блоков «трансформатор—двигатель»);
автоматическое гашение поля в аварийных режимах (как правило, для синхронных электродвигателей мощностью свыше 500 кВт). I Для защиты от коротких замыканий применяются предохранители или автоматические выключатели.
Защита от перегрузки должна выполняться с выдержкой времени и может быть построена с использованием тепловых реле. Эта защита должна действовать «на отключение» или «на сигнал», а если возможно, — на разгрузку двигателя. Защита от перегрузки Устанавливается при тяжелых условиях пуска (для ограничения Длительности пуска при пониженном напряжении) и в тех случаях, когда по технологическим причинам возможна перегрузка механизма.
Защита от минимального напряжения применяется для следующих двигателей:

для двигателем постоянного тока, не допускающих прямого пуска при напряжении сети;
для двигателей тех механизмов, самозапуск которых после останова недопустим по технологическим соображениям;
для многоскоростных двигателей тех механизмов, самостоятельный пуск которых допустим и целесообразен (при этом защита должна автоматически переключать двигатель на низшую скорость).
Зашита от асинхронного режима синхронных двигателей напряжением до 1000 В должна осуществляться с помощью защиты от перегрузки по току статора, а для двигателей напряжением свыше 1000 В защита может осуществляться с помощью токового реле, реагирующего на увеличение тока статора и отстроенного от действия пускового тока и от тока в режиме форсирования возбуждения.
Дня генераторов переменного тока мощностью свыше 1 МВт предусмотрены следующие виды защиты:
от многофазных коротких замыканий в обмотке статора и на ее выводах;
однофазных замыканий на землю в обмотке статора; двойных замыканий на землю (одно возникло в обмотке статора, другое — во внешней цепи);
замыканий между витками одной фазы в обмотке статора; внешних коротких замыканий;
перегрузки токами обратной последовательности применяется для генераторов мощностью свыше 30 МВт; симметричной перегрузки обмотки статора; перегрузки обмотки ротора током возбуждения; асинхронного режима с потерей возбуждения; замыкания на землю во второй точке цепи возбуждения. Защита от многофазных коротких замыканий для генераторов мощностью свыше 1 МВт выполняется в виде дифференциальной токовой защиты, которая должна действовать на отключение генератора от сети, гашение поля и останов приводного двигателя. Для генераторов мощностью до 1 МВт для этих целей может быть использована зашила от внешних коротких замыканий, действующая на отключение генератора и гашение поля возбуждения.
Зашита от однофазных замыканий на землю при емкостном токе замыкания на землю не менее 5 А выполняется в виде токовой защиты, действующей на отключение генератора и гашение поля возбуждения. Зашита от замыканий между витками одной фазы выполняется в виде поперечной дифференциальной токовой защиты без выдержки времени. Она должна действовать на отключение генератора и гашение поля.
Зашита от внешних коротких замыканий выполняется в виде
максимальной токовой защиты, действующей на отключение генератора.
Зашита от симметричной перегрузки обмотки статора также выполняется в виде максимальной токовой защиты, действующей на сигнал с выдержкой времени.
Зашита от асинхронного режима может действовать на сигнал, если генератор допускает работу в этом режиме (после гашения поля возбуждения), или на отключение, если асинхронный режим для генератора является недопустимым.
В настоящее время электрические машины снабжаются комплектными защитными устройствами, выполняющими одновременно функции не одной, а нескольких защит. При этом наиболее универсальной остается тепловая защита электрических машин, позволяющая наиболее полно использовать их возможности.

Электрические схемы защита электрических двигателей

Релейная защита различного электрооборудования, такого как, трансформаторов, электродвигателей, генераторов и других, должна мгновенно реагировать на любые внутренние повреждения и ненормальные опасные режимы работы.

Требования к защите электродвигателей

1. Ложные отключения

Самый важный пункт — это неправильные или ложные отключения электродвигателей при неопасных ненормальных режимах.

Такие отключения могут возникнуть при некорректном расчете уставок релейной защиты электродвигателей, что приводит к большому ущербу и затратам производства.

2. Простота и надежность

Этот пункт может многим показаться спорным, но я выскажу свое мнение на этот повод. Я считаю, что защиту электродвигателей необходимо выполнять простой и надежной., т.к. в последнее время столкнулся с проблемами лишнего усложнения схем релейной защиты электродвигателей.

3. Самозапуск

Огромное значение для надежного и бесперебойного электроснабжения предприятия имеет самозапуск электродвигателей.

Самозапуск — это такое явление, когда при кратковременном снижении напряжения сети, питающей электродвигатели, они не отключаются от сети, а продолжают вращаться. И после восстановления нормального напряжения сети — электродвигатели начинают «самозапускаться», т.е. увеличивать свою скорость вращения до нормальной скорости.

Кратковременные снижения напряжения сети могут быть по причине:

• короткого замыкания
• при работе схемы АВР, когда происходит автоматическое переключение питания электродвигателей с одного источника на другой

В этом пункте хочу добавить, что защита электродвигателей должна предусматривать возможность самозапуска, т.е. не отключать электродвигатели от сети при снижении напряжения, а также и при его восстановлении.

Но остались еще старые исполнения схем, где самозапуск электродвигателей ликвидировался защитой минимального напряжения, что наносило ущерб предприятию. Об этом мы тоже поговорим, но чуть позже.

Защита электродвигателей. Содержание.

На этом я не заканчиваю, а только начинаю Вас знакомить более подробно с большой темой под названием защита электродвигателей. В данном разделе мы рассмотрим следующие темы:

• виды защит электродвигателей
• защита электродвигателей от коротких замыканий
• расчет защиты электродвигателя
• защита электродвигателей от замыкания на землю
• защита электродвигателей от перегрузки
• защита минимального напряжения
• защита электродвигателей напряжением до 1000В
• расчет самозапуска
• и многое другое

Основные виды защит электродвигателей

1. Защита электродвигателей от коротких замыканий

Чаще всего междуфазные короткие замыкания возникают в обмотке статора электрической машины, что приводит к масштабным ее разрушениям.

Также во время междуфазного короткого замыкания снижается напряжение сети, что сказывается и на работу остальных электроприемников.

Защита электродвигателей от междуфазных повреждений (коротких замыканий) — является основной и обязательной.

2. Защита электродвигателей от замыкания на землю

Следующим видом защиты электродвигателей является защита от замыкания на землю.

Т.к. электродвигатели получают питание от сети с изолированной нейтралью, то однофазные замыкания на землю обмотки статора электрической машины являются не очень опасными.

Выполняется эта защита в том случае, когда токи замыкания на землю превышает более 5 (А).

3. Защита электродвигателей от перегрузки

Защита электродвигателей от перегрузки — это самый распространенный вид защиты электродвигателей, потому как перегрузка по току чаще всего возникает во время эксплуатации электрической машины.

В зависимости от условий работы, эксплуатации и обслуживания электродвигателей, защита от перегрузки выполняется с действием:

• на сигнал оперативному персоналу
• на отключение от питающей сети, путем отключения коммутационных аппаратов, питающих электродвигатель
• на снижение нагрузки с вала двигателя

4. Защита минимального напряжения

Еще один вид защиты электродвигателей, который мы рассмотрим — это защита минимального напряжения.

Иногда по условиям технологического процесса, а также для ограничения токов, возникающих при самозапуске электродвигателей, применяют защиту минимального напряжения, которая действует на отключение малоответственных электродвигателей от питающей сети.

Схемы автоматической защиты трехфазного двигателя при пропадании фазы

Трехфазные электродвигатели при случайном отключении одной из фаз быстро перегреваются и выходят из строя, если их вовремя не отключить от сети. Для этой цели разработаны различные системы автоматических защитных отключающих устройств, однако они либо сложны, либо недостаточно чувствительны. Защитные устройства можно условно разделить на релейные и диоднотранзисторные. 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 (рис. 14). 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 подключастся 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 к С обесточивается непосредственно обмотка магнитного пускателя. В качестве дополнительного реле Р используется реле переменного тока типа МКУ-48.

Второй способ (рис. 15). Защитное устройство основано на принципе создания искусственной нулевой точки , образованной тремя одинаковыми конденсаторами С1—C3. Между этой точкой и нулевым проводом О 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 O’ 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 С1C3— 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, если применить конденсаторы с меньшей емкостью.

Третий способ (рис. 16). Схема защитного устройства аналогична схеме, рассмотренной в первом 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.

• PCBWay — всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН.
• Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет.
• Проекты с открытым исходным кодом — доступ к тысячам открытых проектов в сообществе PCBWay!

• Уязвимости телефонных аппаратов и их защита от хищения информации
• Схема устройства для защиты от поражения электрическим током
• Генератор для питания двигателя магнитофона
• Регулятор хода электродвигателя на микросхеме К561ЛЕ5 и транзисторах

Да, вроде всё хорошо, кроме того момента, что при пропадании одной из фаз двигатель послужит автотрансформатором и пропустит через себя часть другой фазы и есть ли гарантия, что этого напряжения хватит для отпускания катушки реле-пускателя?

Релейные схемы защиты от пропадания фазы НЕРАБОТОСПОСОБНЫ.
При пропадании фазы, ток, достаточный для удержания реле в замкнутом состоянии, будет поступать со стороны электродвигателя!! (вместо кружочка, обозначающего эл.двигатель нарисуйте внутреннюю схему с обмотками и карандашиком проследите путь тока 🙂 И не надо забывать, что эл. двигатель по сути тот же трансформатор и если на две обмотки будет подано напряжение, то в третьей обмотке однозначно будет ЭДС. Защита возможна ТОЛЬКО путем анализа и регистрации АСИММЕТРИИ фаз и напряжений при пропадании питающей фазы. Схема с конденсаторами вполне работоспособна.
За базар отвечаю, электромеханик с 35-ти летним стажем (диплом радиоинженера отличием).

Много раз использовал схему с двумя пускателями. Все отлично работает.В середине 90-х работал энергетиком в колхозе, денег не было и это был единственно доступный способ защиты насосов на скважинах.

Подтверждаю, релейные схемы полная чушь, как и схемы на двух пускателях. Они могут работать, только если на контакты двигателя повесить нагрузку в пару киловатт, чтобы часть наводок глушилась нагрузкой. Но кому это надо? Мотать лишнюю энергию. Ещё есть вариант получше, который возможно будет работать, взять три импульсных блока питания на 12 вольт, запитать каждый из них от разной фазы, и включить в Цепь пускателя три нормально разомкнутых реле с катушкой на 12 вольт. Вот блок питания вряд ли позволит работать от такого нестабильного напряжения и защита отключит блок и сработает реле разомкнув Цепь.

у меня несколько насосов поставил 3 реле на каждую фазу их н о контакты послед . в цепь управления всех насосов.