Нулевая защита электродвигателя - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Нулевая защита электродвигателя

Виды электрической защиты асинхронных электродвигателей

Защита асинхронных электродвигателей

Асинхронные двигатели трехфазного переменного тока напряжением до 500 в при мощностях от 0,05 до 350 – 400 кВт являются наиболее распространенным видом электродвигателей.

Надежная и бесперебойная работа электродвигателей обеспечивается в первую очередь надлежащим выбором их по номинальной мощности, режиму работы и форме исполнения. Не меньшее значение имеет также соблюдение необходимых требований и правил при составлении электрической схемы, выборе пускорегулирующей аппаратуры, проводов и кабелей, монтаже и эксплуатации электропривода.

Аварийные режимы работы электродвигателей

Даже для правильно спроектированных и эксплуатируемых электроприводов при их работе всегда остается вероятность появления режимов, аварийных или ненормальных для двигателя и другого электрооборудования.

К аварийным режимам относятся :

1) многофазные (трех- и двухфазные) и однофазные короткие замыкания в обмотках электродвигателя; многофазные короткие замыкания в выводной коробке электродвигателя и во внешней силовой цепи (в проводах и кабелях, на контактах коммутационных аппаратов, в ящиках сопротивлений); короткие замыкания фазы на корпус или нулевой провод внутри двигателя или во внешней цепи — в сетях с заземленной нейтралью; короткие замыкания в цепи управления; короткие замыкания между витками обмотки двигателя (витковые замыкания).

Короткие замыкания являются наиболее опасными аварийными режимами в электроустановках. В большинстве случаев они возникают из-за пробоя или перекрытия изоляции. Токи короткого замыкания иногда достигают величин, в десятки и сотни раз превосходящих значения токов нормального режима, а их тепловое воздействие и динамические усилия, которым подвергаются токоведущие части, могут привести к повреждению всей электроустановки;

2) тепловые перегрузки электродвигателя из-за прохождения по его обмоткам повышенных токов: при перегрузках рабочего механизма по технологическим причинам, особо тяжелых условиях пуска двигателя под нагрузкой или его застопоривании, длительном понижении напряжения сети, выпадении одной из фаз внешней силовой цепи или обрыве провода в обмотке двигателя, механических повреждениях в двигателе или рабочем механизме, а также тепловые перегрузки при ухудшении условий охлаждения двигателя.

Тепловые перегрузки вызывают в первую очередь ускоренное старение и разрушение изоляции двигателя, что приводит к коротким замыканиям, т. е. к серьезной аварии и преждевременному выходу двигателя из строя.

Виды защиты асинхронных электродвигателей

Для того чтобы защитить электродвигатель от повреждений при нарушении нормальных условий работы, а также своевременно отключить неисправный двигатель от сети, предотвратив или ограничив тем самым развитие аварии, предусматриваются средства защиты.

Главным и наиболее действенным средством является электрическая защита двигателей, выполняемая в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ).

В зависимости от характера возможных повреждений и ненормальных режимов работы различают несколько основных наиболее распространенных видов электрической защиты асинхронных двигателей .

Защита асинхронных электродвигателей от коротких замыканий

Защита от коротких замыканий отключает двигатель при появлении в его силовой (главной) цепи или в цепи управления токов короткого замыкания.

Аппараты, осуществляющие защиту от коротких замыканий (плавкие предохранители, электромагнитные реле, автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем), действуют практически мгновенно, т. е. без выдержки времени.

Защита асинхронных электродвигателей от перегрузки

Защита от перегрузки предохраняет двигатель от недопустимого перегрева, в частности и при сравнительно небольших по величине, но продолжительных тепловых перегрузках. Защита от перегрузки должна применяться только для электродвигателей тех рабочих механизмов, у которых возможны ненормальные увеличения нагрузки при нарушениях рабочего процесса.

Аппараты защиты от перегрузки (температурные и тепловые реле, электромагнитные реле, автоматические выключатели с тепловым расцепителем или с часовым механизмом) при возникновении перегрузки отключают двигатель с определенной выдержкой времени, тем большей, чем меньше перегрузка, а в ряде случаев, при значительных перегрузках, — и мгновенно.

Защита асинхронных электродвигателей от понижения или исчезновения напряжения

Защита от понижения или исчезновения напряжения (нулевая защита) выполняется с помощью одного или нескольких электромагнитных аппаратов, действует на отключение двигателя при перерыве питания или снижении напряжения сети ниже установленного значения и предохраняет двигатель от самопроизвольного включения после ликвидации перерыва питания или восстановления нормального напряжения сети.

Специальная защита асинхронных электродвигателей от работы на двух фазах предохраняет двигатель от перегрева, а также от «опрокидывания», т. е. остановки под током вследствие снижения момента, развиваемого двигателем, при обрыве в одной из фаз главной цепи. Защита действует на отключение двигателя.

В качестве аппаратов защиты применяются как тепловые, так и электромагнитные реле. В последнем случае защита может не иметь выдержки времени.

Другие виды электрической защиты асинхронных электродвигателей

Существуют и некоторые другие, реже встречающиеся виды защиты (от повышения напряжения, однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, увеличения скорости вращения привода и т. п.).

Электрические аппараты, применяемые для защиты электродвигателей

Аппараты электрической защиты могут осуществлять один или сразу несколько видов защит. Так, некоторые автоматические выключатели обеспечивают защиту от коротких замыканий и от перегрузки. Одни из аппаратов защиты, например плавкие предохранители, являются аппаратами однократного действия и требуют замены или перезарядки после каждого срабатывания, другие, такие как электромагнитные и тепловые реле, — аппараты многократного действия. Последние различаются по способу возврата в состояние готовности на аппараты с самовозвратом и с ручным возвратом.

Выбор вида электрической защиты асинхронных электродвигателей

Выбор того или иного вида защиты или нескольких одновременно производится в каждом конкретном слу­чае с учетом степени ответственности привода, его мощности, условий работы и порядка обслуживания (наличия или отсутствия постоянного обслуживающего персонала).

Большую пользу может принести анализ данных по аварийности электрооборудования в цехе, на строительной площадке, в мастерской и т. п., выявление наиболее часто повторяющихся нарушений нормальной работы двигателей и технологического обору­дования. Всегда следует стремиться к тому, чтобы защита была по возможности простой и надежной в эксплуатации.

Для каждого двигателя независимо от его мощности и напряжения должна быть предусмотрена защита от коротких замыканий. Здесь нужно иметь в виду следующие обстоятельства. С одной стороны, защиту нужно отстроить от пусковых и тормозных токов двигателя, которые могут в 5—10 раз превышать его номинальный ток. С другой стороны, в ряде случаев коротких замыканий, например при витковых замыканиях, замыканиях между фазами вблизи от нулевой точки статорной обмотки, замыканиях на корпус внутри двигателя и т. п., защита должна срабатывать при токах, меньших пускового тока.

Одновременное выполнение этих противоречивых требований с помощью простых и дешевых средств защиты представляет большие трудности. Поэтому система защиты низковольтных асинхронных двигателей строится при сознательном допущении, что при некоторых отмеченных выше повреждениях в двигателе последний отключается защитой не сразу, а лишь в процессе развития этих повреждений, после того как значительно возрастет ток, потребляемый двигателем из сети.

Одно из важнейших требований к устройствам защиты двигателей – четкое действие ее при аварийных и ненормальных режимах работы двигателей и вместе с тем недопустимость ложных срабатываний. Поэтому аппараты защиты должны быть правильно выбраны и тщательно отрегулированы.

Нулевая защита

Вариант №1

Схема защиты на рис. 109, а, применяется в случае, если в ней только один или два ( реверсивных ) контактора.

Для включения двигателя в сеть нажимают кнопку SB1 «Пуск», вследствие чего включается линейный контактор КМ, который замыкает главные контакты КМ1. КМ3 и вспомогательный КМ4.

Если после этого кнопку SB1 отпустить, ток в катушке КМ контактора поддерживается через вспомогательный контакт КМ4.

При снижении напряжения до недопустимого якорь контактора отпадает, контакты КМ1…КМ3 размыкаются, двигатель отключается от сети и останавливается.

Кроме того, размыкается контакт КМ4, поэтому ток в катушке КМ контактора исчезает.

При восстановлении напряжения до номинального ток в катушке КМ появится только после нажатия кнопки SB1 «Пуск».

Таким образом, данная схема исключает автоматическое повторное включение электродвигателя после восстановления напряжения. Пуск возможен только при участии человека.

Схема на рис. 109, б применяется как часть более сложной схемы управления в электроприводах, с числом контакторов более двух. К таким электроприводам относятся грузовые лебедки и краны, якорно-швартовные устройства и другие, управляемые при помощи командоконтроллера.

Как следует из схемы, рукоятка командоконтроллера имеет 5 положений: нерабочее «0» и по два рабочих «I» и «II» в обе стороны ( «Вперед» – «Назад» ).

В исходном положении «0» контакт SA командоконтроллера замкнут. Поэтому при подаче напряжения на зажимы А и В ( род тока не играет роли ) через этот контакт образуется цепь тока катушки реле напряжения KV.

Реле KV включается и замыкает три своих контакта: KV1, KV2 и KV3. Контакт KV1 шунтирует контакт SA ( но только в нулевом положении ), через контакты KV2 и KV3 поступает питание на остальную часть схемы управления.

Схема готова к работе.

При работе, например, в направлении «Вперед», рукоятку командоконтроллера выводят из положения «0» и устанавливают в положение «I». При этом контакт SA размыкается, но остается замкнутым контакт KV1. Через него катушка KV продолжает получатьпитание из сети.

Читайте также:  Защита от помех в электросети

При переводе рукоятки в положение «II» схема не изменяется.

При снижении напряжения ниже допустимого якорь реле KV отпадает, все три его контакта размыкаются.

При размыкании контакта KV1 ток в катушке реле KV пропадает, а при размыкании контактов KV2 и KV3 снимается питание с остальной части схемы управления. Двигатель отключается от сети и останавливается.

При восстановлении напряжения до номинального ток в катушке КМ появится только после возврата рукоятки командоконтроллера в нулевое положение. Только тогда замкнется контакт SA, через который снова получит питание катушка реле KV и повторно замкнутся контакты KV1, KV2 и KV3.

. Таким образом, и эта схема исключает автоматическое повторное включениеэлектродвигателя после восстановления напряжения. Пуск возможен только при участии человека ( надо нажать кнопку SB1 «Пуск» ).

4.3.3.Схема нулевой защиты с аварийным выключателем

У электроприводов, управляемых при помощи командоконтроллера, заедание рукоятки в промежуточном положении может привести к аварии, т.к. электродвигатель не останавливается.

Чтобы избежать аварии, в цепь катушки реле напряжения KV включают пакетный выключатель S1 ( рис. 110 ). Этот выключатель называют аварийным или выключателем управления. Выключатели устанавливают на тумбе командоконтроллера сбоку или сверху.

Рис. 108. Схема нулевой защиты с аварийным выключателем S1

При работе этот выключатель постоянно включен, поэтому включено реле напряжения KV. Через контакт KV:2 этого реле питание подается на основную часть схемы управления.

В случае возникновения аварийной ситуации оператор ( лебедчик ) выключает S1.

Реле KV теряет питание и размыкает контакты KV:2 и KV:1.

При размыкании контакта KV:2 снимается питание с основной части схемы управления, двигатель отключается от сети и затормаживается.

Размыкание контакта KV:1 делает невозможным включение реле KV до тех пор, пока не замкнется контакт SM1 командоконтроллера, т.е. пока не рукоятка командоконтроллера не будет возвращена в нулевое положение.

После этого реле KV получит питание и можно продолжить работу.

Выключатели управления могут быть одно- или двухполюсными.

9. Типовые комплектные устройства. Реостаты. Магнитные пускатели. Станции управления и магнитные контроллеры.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10711 – | 8044 – или читать все.

95.47.253.202 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

3.6. Нулевая защита

При значительном снижении напряжения в электросети или его исчезновении нулевая защита обеспечивает отключение электродвигателя, если он был включен контактором или магнитным пускателем. После восстановления напряжения самопроизвольное включение электродвигателя будет предотвращено. Например, если в схемах (рис. 3.4) исчезло (или сильно понизилось) напряжение, то катушка линейного контактора КМ потеряет питание и он отключит электродвигатель от сети. При восстановлении напряжения включение электродвигателя может быть произведено только после нажатия на кнопку управления SB2.

Схема управления теряет свойство нулевой защиты если включение электродвигателя произведено аппаратом ручного управления (контроллером, пкетным выключателем и пр). Для обеспечения нулевой защиты схема управления в этом случае дополняется промежуточным реле (рис. 3.9 а) или реле напряжения (рис. 3.9 б).

В схеме (рис. 3.9 а) для обеспечения нулевой защиты применено дополнительное промежуточное реле KV, выполняющее роль реле напряжения.

Рис. 3.9. Схемы нулевой защиты

Перед началом работы необходимо нажать на кнопку SB1 (рис. 3.9 а). В прямом направлении срабатывает реле KV. Одним контактом реле KV шунтирует кнопку SB1, после чего ее можно отпустить. Другой контакт реле KV подключает нижнюю часть схемы управления. При переключении командоконтроллера SA из нулевого положения в рабочее включается контактор КМ1 или КМ2. Электродвигатель включается. При нулевом напряжении источника питания или при очень значительном снижении напряжения реле KV отключается, в результате чего электродвигатель также отключается от сети. Наличие напряжения в цепи управления отмечается сигнальной лампой HL. При восстановлении напряжения питания электродвигатель самопроизвольно не может включаться. Для включения электродвигателя необходимо снова нажать на кнопку SB1.

В схеме рис. 3.9 б реле напряжения FV (дополнительное) включается в нулевом положении командоконтроллера SA и ставит своим замкнувшимся контактом FV катушку FV на самопитание. При переводе рукоятки командоконтроллера в положение пуска электродвигателя питание всей схемы управления осуществляется через контакт FV. Поэтому при исчезновении напряжения реле FV отключается, и линейный контактор КМ отключает электродвигатель от сети. При восстановлении напряжения питания повторное включение электродвигателя может быть произведено лишь после установки рукоятки командоконтроллера в нулевое положение, чем исключается возможность его самозапуска.

Отметим, что в схеме (рис. 3.9 б) реле FV является исполнительным элементом еще двух защит – от токов короткого замыкания (контакт реле максимального тока FA) и тепловой защиты (контакт теплового реле КК), что часто практикуется в схемах управления.

3.7. Автоматические воздушные выключатели

Автоматические воздушные выключатели (автоматы) предназначены для нечастых включений и отключений вручную электрических цепей переменного и постоянного тока под нагрузкой и для защиты их от недопустимых перегрузок по току, в том числе и от токов короткого замыкания (при наличии специальных расцепителей тока).

Отечественная промышленность выпускает однополюсные автоматические выключатели для переменного тока, трехполюсные для трехфазного тока и двухполюсные для постоянного тока. Трехполюсный автоматический выключатель может быть снабжен тремя тепловыми расцепителями (для защиты от перегрузок по току) и тремя электромагнитными расцепителями максимального тока (для защиты от токов короткого замыкания). Катушки расцепителей максимального тока включают последовательно с нагревателями тепловых расцепителей.

По устройству и принципу работы тепловые расцепители мало отличаются от тепловых реле.

Часто в автоматических выключателях применяют расцепители без нагревателя. В этом случае контролируемый ток пропускается непосредственно через биметаллическую пластину. В маломощных выключателях такой расцепитель может выполнять функции и элемента максимальной токовой защиты.

На практике широкое применение также получили автоматические выключатели только с одними электромагнитными расцепителями максимального тока.

Максимальный электромагнитный расцепитель тока (РЭ) представляет собой электромагнит, состоящий из сердечника, катушки управления, якоря и удерживающей пружины. Уставка по току срабатывания регулируется на заводе-изготовителе. При возникновении в защищаемой цепи тока короткого замыкания, равного или превышающего уставку по току срабатывания РЭ, якорь притягивается к сердечнику, воздействует на рейку механизма управления (автомат серии А3700), вызывая отключение выключателя без специально предусмотренной выдержки времени.

На рис. 3.10 показан автоматический выключатель, который можно включать и отключать вручную.

При возникновении недопустимо больших токов выключатель отключается автоматически посредством тепловых или токовых расцепителей. Когда рукоятка 8, укрепленная на рычаге 5, повернута вокруг оси А в положении “Включено”, растянутая пружина 6 удерживает рычаги 4 и 10 в положении, указанном на рисунке. При этом рычаг 4 через шарнир С давит на планку 3, скрепленную с плоской пружиной 2, и удерживает подвижный контакт 1 во включенном положении.

Рис.3.10. Автоматический выключатель

Если рукоятку 8 повернуть в положение “Отключено”, то под действием растянутой пружины 6 шарнир В переместится вниз, а рычаги 4 и 10 повернутся вокруг шарниров С и Е. Рабочие контакты при этом размыкаются. Размыкание и замыкание контактов происходит очень быстро под действием растянутой пружины 6 и не зависит от скорости поворота рукоятки 8.

Когда сила тока, протекающего через нагревательный элемент 14 теплового расцепителя недопустимо возрастает, биметаллическая пластина 15 изгибается вправо, валик 12 поворачивается, а защелка 11, прижатая пружиной к выступу валика, освобождает скобу 7, и шарнир Е смещается вправо. Под действием пружины шарнир В смещается вверх, и рабочий контакт 1 размыкается. То же самое происходит при втягивании якоря в катушку 13 бокового максимального расцепителя. Если после отключения и остывания биметаллической пластины 15 рукоятку 16 повернуть в положение “Отключено”, то скоба 7, защелка 11 и валик 12 вернутся в исходное положение.

Взамен рукоятки для механического управления автоматическими выключателями часто используют две кнопки, одна из которых при нажатии включает аппарат, а другая – отключает.

Функционально выше описанные автоматические выключатели используют взамен блока “выключатель-предохранитель – тепловое реле”.

Применение установочных автоматических выключателей вместо плавких предохранителей дает следующие преимущества:

при перегрузке или коротком замыкании выключатель отключает все фазы защищаемой им цепи, благодаря чему исключается возможность однофазной работы трехфазных электродвигателей;

уменьшаются простои, так как включить сработавший выключатель быстрее, чем сменить сгоревший предохранитель;

выключатель имеет более совершенную максимально-токовую защиту, чем плавкие предохранители.

На практике широкое применение получили автоматические выключатели серии А3700. Характерными особенностями конструкции этих выключателей являются наличие кожуха, закрывающего все токоведущие части; легкое и удобное повторное включение; независимость скорости перемещения подвижных контактов при включении и отключении от скорости перемещения оператором рукоятки управления; отцепление рукоятки контактной системы при автоматическом отключении; возможность определить коммутационное положение по положению рукоятки; возможность дистанционного аварийного отключения, что невозможно при применении аппаратов ручного управления (рубильников, кулачковых выключателей). Эти свойства установочных выключателей делают их надежными, удобными и безопасными в обслуживании.

Читайте также:  Защитное заземление организация контроля

Механизм управления выключателя выполнен по принципу ломающихся рычагов и устроен так, что обеспечивает моментное замыкание и размыкание контактов при автоматическом срабатывании независимо от того, удерживается ли рукоятка выключателя оператором во включенном положении или нет. Во включенном положении выключателя рукоятка управления устанавливается в крайнем верхнем положении 1 (ВКЛ – ON), в отключенном вручную – в крайнем нижнем положении 0 (ОТКЛ – OFF) и в отключенном автоматически – в промежуточном положении.

Главные контакты (коммутирующие) выключателя изготовлены из металлокерамической композиции на основе серебра. Дугогасительные камеры с денонной решеткой расположены под контактами каждого полюса выключателя и представляют собой набор стальных пластин, с помощью которых происходит разделение дуги на ряд дуг. Стальные пластины укреплены в изоляционной оправе. Гашение возникающей дуги при отключении выключателем тока короткого замыкания происходит в искрогасителе, выполненном в пластмассовом съемном корпусе. Выключатель может иметь и вспомогательные контакты.

Серия автоматических выключателей А3700 состоит из четырех величин (1, 2, 3, 4) на номинальные токи 160, 250, 400 и 600 А соответственно. Автоматические выключатели выполняются с токовой защитой в зонах перегрузки и короткого замыкания. Расцепители с максимальной токовой защитой выполнены на полупроводниковых (РП) и электромагнитных (РЭ) элементах. Выключатели выпускаются также и в неавтоматическом исполнении.

По роду защиты выключатели могут применяться для селективной защиты и токоограничения. В основном применяются токоограничивающие выключатели, которые позволяют в результате быстродействия резко ограничить ток короткого замыкания.

Максимальная защита токоограничивающих выключателей выполнена на полупроводниковых и электромагнитных элементах, а выключателей для селективной защиты – только на полупроводниковых расцепителях.

Уставки по току срабатывания и времени срабатывания в зоне перегрузки у выключателей, оборудованных только электромагнитными расцепителями тока, в эксплуатации не регулируются.

Выключатели с полупроводниковыми расцепителями в условиях эксплуатации допускают регулировку номинального тока расцепителя; уставок по току срабатывания в зоне короткого замыкания; уставок по времени срабатывания в зоне перегрузки; уставок по времени срабатывания в зоне короткого замыкания только для выключателей для селективной защиты. Наличие полупроводникового расцепителя делает возможным быстрое повторное включение выключателя после отключения аварийного тока.

Автоматические выключатели с дополнительными устройствами обеспечивают дистанционное отключение под воздействием управляющего сигнала, защиту от недопустимого снижения напряжения (нулевую защиту), а также дистанционное включение и отключение.

Минимальный расцепитель (расцепитель нулевого напряжения РНН) обеспечивает отключение включенного выключателя без выдержки времени при напряжении на его катушке не выше 0,3 номинального при переменном токе и не выше 0,2 номинального при постоянном токе. Номинальный режим работы минимального расцепителя напряжения продолжительный.

Расцепитель независимый (РН) представляющий собой электромагнит с шунтовой катушкой, кинематически связан с механизмом управления и обеспечивает отключение выключателя при подаче на его катушку напряжения. Независимый расцепитель обеспечивает не менее 2000 отключений выключателя и допускает 10 отключений подряд с интервалом между ними не менее 5 с. Номинальный режим работы независимого расцепителя кратковременный.

Привод электромагнитный АВ выполнен в виде отдельного блока и крепится к выключателю с помощью специальной скобы. На поверхность крышки АВ выведена рукоятка, указывающая коммутационные положения выключателя при работе АВ, а также обеспечивающая возможность ручного управления выключателем при отсутствии напряжения в цепи АВ. АВ обеспечивает включение и отключение выключателя, работает в пульсирующем режиме. Привод состоит из двух электромагнитов, которые работают на включение и отключение выключателя при нажатии на соответствующие кнопки управления. При этом рукоятка перемещается в нужном направлении.

Расцепитель полупроводниковый (РП) состоит из измерительных элементов, встраиваемых в каждый полюс выключателя, блока управления (БУ) и независимого расцепителя (рис. 3.1).

Рис. 3.11. Блок-схема полупроводникового расцепителя

В качестве измерительных элементов у выключателей переменного тока применены трансформаторы тока (ТА) (рис. 3.11), а у выключателей постоянного тока – магнитные усилители.

Блок управления БУ представляет собой самостоятельный сменный блок, имеющий свою пластмассовую оболочку, в которой размещены все элементы. На лицевой стороне блока управления РП (рис. 3.12) расположены съемные прозрачные крышки. Под крышкой 1 находятся ручки для регулирования параметров РП, а под крышкой 2 – гнезда для проверки работоспособности РП.

При возникновении в защищаемой цепи тока, равного или превышающего уставку по току срабатывания РП в зоне токов перегрузки, РП с обратной зависимой от тока выдержкой времени выдает сигнал на срабатывание РН. Уставка по времени срабатывания при токе перегрузок 6∙Iном переменного тока устанавливается регулировочной ручкой.

Нулевая защита

Схемы защит по снижению напряжения

Вначале, как более простую, рассмотрим минимальную защиту, которая применяется только в рулевых электропривода ( рис. 109, в ).

Рис. 109. Защиты по снижению напряжения: а, б – нулевая; в – минимальная.

Катушка контактора КМ питается от линейных проводов В и С. При номинальном напряжении сети контактор включен, через его главные контакты КМ1…КМ3 подается питание на обмотку статора двигателя М.

При снижении напряжения до недопустимого ( обычно до 60% номинального ) якорь контактора отпадает, контакты КМ1…КМ3 размыкаются, двигатель отключается от сети.

При восстановлении напряжения до номинального ток в катушке КМ становится номинальным, контактор включается, происходит повторный пуск двигателя.

Таким образом, данная схема обеспечивает автоматическое повторное включение электродвигателя после восстановления напряжения.

Вариант №1

Схема защиты на рис. 109, а, применяется в случае, если в ней только один или два ( реверсивных ) контактора.

Для включения двигателя в сеть нажимают кнопку SB1 «Пуск», вследствие чего включается линейный контактор КМ, который замыкает главные контакты КМ1. КМ3 и вспомогательный КМ4.

Если после этого кнопку SB1 отпустить, ток в катушке КМ контактора поддерживается через вспомогательный контакт КМ4.

При снижении напряжения до недопустимого якорь контактора отпадает, контакты КМ1…КМ3 размыкаются, двигатель отключается от сети и останавливается.

Кроме того, размыкается контакт КМ4, поэтому ток в катушке КМ контактора исчезает.

При восстановлении напряжения до номинального ток в катушке КМ появится только после нажатия кнопки SB1 «Пуск».

Таким образом, данная схема исключает автоматическое повторное включение электродвигателя после восстановления напряжения. Пуск возможен только при участии человека.

Вариант №2

Схема на рис. 109, б применяется как часть более сложной схемы управления в электроприводах, с числом контакторов более двух. К таким электроприводам относятся грузовые лебедки и краны, якорно-швартовные устройства и другие, управляемые при помощи командоконтроллера.

Как следует из схемы, рукоятка командоконтроллера имеет 5 положений: нерабочее «0» и по два рабочих «I» и «II» в обе стороны ( «Вперед» – «Назад» ).

В исходном положении «0» контакт SA командоконтроллера замкнут. Поэтому при подаче напряжения на зажимы А и В ( род тока не играет роли ) через этот контакт образуется цепь тока катушки реле напряжения KV.

Реле KV включается и замыкает три своих контакта: KV1, KV2 и KV3. Контакт KV1 шунтирует контакт SA ( но только в нулевом положении ), через контакты KV2 и KV3 поступает питание на остальную часть схемы управления.

Схема готова к работе.

При работе, например, в направлении «Вперед», рукоятку командоконтроллера

выводят из положения «0» и устанавливают в положение «I». При этом контакт SA размы-

кается, но остается замкнутым контакт KV1. Через него катушка KV продолжает получать

питание из сети.

При переводе рукоятки в положение «II» схема не изменяется.

При снижении напряжения ниже допустимого якорь реле KV отпадает, все три его

При размыкании контакта KV1 ток в катушке реле KV пропадает, а при размыка-

нии контактов KV2 и KV3 снимается питание с остальной части схемы управления. Двига

тель отключается от сети и останавливается.

При восстановлении напряжения до номинального ток в катушке КМ появится только после возврата рукоятки командоконтроллера в нулевое положение. Только тогда замкнется контакт SA, через который снова получит питание катушка реле KV и повторно замкнутся контакты KV1, KV2 и KV3.

. Таким образом, и эта схема исключает автоматическое повторное включениеэлектродвигателя после восстановления напряжения. Пуск возможен только при участии человека ( надо нажать кнопку SB1 «Пуск» ).

Схема нулевой защиты с аварийным выключателем

У электроприводов, управляемых при помощи командоконтроллера, заедание рукоятки в промежуточном положении может привести к аварии, т.к. электродвигатель не останавливается.

Чтобы избежать аварии, в цепь катушки реле напряжения KV включают пакетный выключатель S1 ( рис. 110 ). Этот выключатель называют аварийным или выключателем управления. Выключатели устанавливают на тумбе командоконтроллера сбоку или сверху.

Рис. 108. Схема нулевой защиты с аварийным выключателем S1

При работе этот выключатель постоянно включен, поэтому включено реле напряжения KV. Через контакт KV:2 этого реле питание подается на основную часть схемы управления.

В случае возникновения аварийной ситуации оператор ( лебедчик ) выключает S1.

Реле KV теряет питание и размыкает контакты KV:2 и KV:1.

При размыкании контакта KV:2 снимается питание с основной части схемы управления, двигатель отключается от сети и затормаживается.

Читайте также:  Защита однофазного электродвигателя от перегрузок

Размыкание контакта KV:1 делает невозможным включение реле KV до тех пор, пока не замкнется контакт SM1 командоконтроллера, т.е. пока не рукоятка командоконтроллера не будет возвращена в нулевое положение.

После этого реле KV получит питание и можно продолжить работу.

Выключатели управления могут быть одно- или двухполюсными.

|следующая лекция ==>
Причины и последствия снижения напряжения|

Дата добавления: 2014-01-03 ; Просмотров: 1240 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Что такое токовая защита нулевой последовательности?

В высоковольтных сетях из-за каких-либо повреждений может нарушаться нормальная работа электроустановок. Достаточно частое повреждение – замыкание на землю, при котором возникает угроза как человеческой жизни за счет растекания потенциала, так и оборудованию за счет нарушения симметрии в сети. Чтобы предотвратить возможные последствия от таких повреждений на подстанциях и в других устройствах применяют токовую защиту нулевой последовательности (ТЗНП).

Что такое нулевая последовательность?

Преимущественное большинство сетей получают питание по трехфазной системе. Которая характеризуется тем, что напряжение каждой фазы смещено на 120º.

Рис. 1. Форма напряжения в трехфазной сети

Как видите из рисунка 1 на диаграмме б) показана работа сбалансированной симметричной системы. При этом если выполнить геометрическое сложение представленных векторов, то в нулевой точке результат сложения будет равен нулю. Это означает, что в системах 110, 10 и 6 кВ, для которых характерно заземление нейтралей трансформаторов, при нормальных условиях работы, какой-либо ток в нейтрали будет отсутствовать. Также следует отметить, что геометрически смена фаз может подразделяется на такие виды:

  • прямой последовательности, при которой их чередование выглядит как A – B – C;
  • обратной последовательности, при которой чередование будет C – B – A;
  • и вариант нулевой последовательности, соответствующий отсутствию угла сдвига.

Для первых двух вариантов угол сдвига будет составлять 120º.

Рис. 2. Прямая, обратная и нулевая последовательность

Посмотрите на рисунок 2, здесь нулевая последовательность, в отличии от двух других, показывает, что векторы имеют одно и то же направление, но их смещение в пространстве между собой равно 0º. Подобная ситуация происходит при однофазном кз, при этом токи двух оставшихся фаз устремляются в нулевую точку. Также эту ситуацию можно наблюдать и при междуфазных кз, когда две из них, помимо нахлеста, попадают еще и на землю, а в нуле будет протекать ток лишь одной фазы.

При возникновении трехфазных кз в нейтрали обмоток ток не будет протекать, несмотря на аварию. Потому что токи и напряжения нулевой последовательности по-прежнему будут отсутствовать. Несмотря на то, что фазные напряжения и токи в этой ситуации могут в разы возрасти, в сравнении с номинальными.

Принцип работы ТЗНП

Практически все релейные защиты, действие которых отстраивается от появления токов нулевой последовательности, имеют схожий принцип. Рассмотрите вариант такой схемы, демонстрирующей действие защиты.

Принципиальная схема простейшей ТЗНП

Здесь представлен вариант включения реле тока Т, которое подключается ко вторичным обмоткам трансформаторов тока (ТТ), собранных в звезду. В данной ситуации нулевой провод от звезды обмоток трансформаторов отфильтровывает составляющие нулевой последовательности, в случае их возникновения. При условии, что система работает симметрично, обмотки реле Т будут обесточенными. А при условии, что в одной из фаз произойдет замыкание на землю, ТТ отреагирует на это, из-за чего по нулевому проводу потечет ток. Это и будет та самая составляющая нулевой последовательности, из-за которой произойдет возбуждение обмотки реле Т.

После чего происходит выдержка времени, определяемая параметрами реле В. При истечении установленного промежутка времени токовая защита посылает сигнал на соответствующую коммутационную установку У. Которая и производит отключение трехфазной сети. Более сложные варианты схемы могут включать и реле мощности, которое позволяет отлаживать работу защиты по направлению.

В случае междуфазных повреждений симметрия не нарушиться, а лишь измениться величина токов. А ТТ будут продолжать компенсировать токи, стекающиеся в нулевой провод. Преимущество такой схемы заключается в том, что при максимальных рабочих токах, все равно не будет срабатывать защита, поскольку будет сохраняться симметрия.

Но при существенном отличии в магнитных параметрах измерительных трансформаторов, произойдет дисбаланс в системе, и по нулевому проводнику будет протекать ток небаланса. Что может обуславливать ложные срабатывания токовой защиты даже в тех сетях, где соблюдается номинальный режим питания.

Правила подборки трансформаторов тока.

С целью снижения небаланса, влияющего на правильность срабатывания токовой защиты, подбирают такие ТТ, у которых вторичные токи не создадут перетоков. Для чего они должны соответствовать таким требованиям:

  • Обладать идентичными кривыми гистерезиса;
  • Одинаковая нагрузка вторичных цепей;
  • Погрешность на границе участков сети не должна превышать 10%.

К их вторичным цепям запрещено подключать еще какую-либо нагрузку, приводящую к искажению кривой намагничивания хотя бы в одном ТТ. Поэтому на практике при возникновении токов срабатывания от симметричной системы рекомендуют подвергать замене не один и не два, а все три трансформатора одновременно.

Область применения

Токовая защита, способная отреагировать на появление нулевой последовательности, нашла достаточно широкое применение в линиях с заземленной нейтралью. Так как в них токи коротких замыканий достигают наибольших величин. А вот при изолированной нейтрали ее установка нецелесообразна, поэтому ТЗНП в них не используют. Сегодня установки ТЗНП находят широкое применение:

  • на шинах районных подстанций для защиты силового оборудования;
  • в распределительных устройствах трансформаторных, переключающих и комплектных подстанций;
  • в токовых цепях крупных промышленных объектов с трехфазным силовым оборудованием.

Выбор уставок для ТЗНП

Для обеспечения ступенчатого принципа вывода линии, токовая защита, контролирующая появление нулевой последовательности в цепях, должна соответствовать селективности срабатывания. Здесь под селективностью понимается последовательное отключение определенных участков цепи, в зависимости от их значимости, с целью определения места повреждения или выделения поврежденного промежутка. Для этого выбираются соответствующие уставки срабатывания по времени для защиты. Рассмотрите пример выбора уставок на такой схеме.

Пример выбора уставок

Как видите, ТЗНП в данном случае отстраивается по тому же принципу, что и максимальная токовая защита, но с меньшей величиной выдержки времени. В этом примере каждая последующая ступень защиты выдерживает временную задержку на промежуток Δt больше, чем предыдущая. То есть время срабатывания первой токовой отсечки, в сравнении со второй будет рассчитываться по формуле: t1 = t2+ Δt. А время срабатывания второй по отношению к третей будет составлять t2 = t3+ Δt. Таким образом каждое последующее реле выполняет функцию резервной защиты.

Если обмотки преобразовательных устройств включаются по системе звезда – треугольник, а также звезда – звезда, ТЗНП первичных и вторичных цепей не совпадают. Из-за того, что замыкание в линиях высокого напряжения не обязательно вызовет появление составляющих нулевой последовательности в низких обмотках и питаемой ими цепи. Так как селективность ТЗНП для каждой из них должна выстраиваться независимо, на практике должна обеспечиваться их независимая работа.

Такая система ступенчатых защит позволяет минимизировать дальнейший переход повреждения на другие участки сети и силовое оборудование. А также помогает вывести из-под угрозы персонал, обслуживающий эти устройства. Главное требование к токовой защите – предотвращение ложных коммутаций по отношению к соответствующей зоне срабатывания.

Практическая реализация ТЗНП

Сегодня токовая защита, реагирующая на возникновение нулевой последовательности, может реализовываться микропроцессорными установками и посредством реле. В большинстве случаев устаревшие реле повсеместно заменяются на более новые версии токовой защиты. Но, помимо ТЗНП настраиваются в работу дистанционные, дифференциальные защиты и прочие устройства. Чья работа основывается как на симметричных составляющих, так и на других параметрах сети.

Помимо этого, в своем классическом исполнении ТЗНП не имеет возможности определять место повреждения. То есть для нее не имеет значение, в каком месте произошел обрыв. Поэтому для определения направления, в котором ток протекает по направлению к земле, применяют направленную защиту. Такая система отстраивается не только на токах, а и на напряжении, возникающем от нулевой последовательности. Данные величины подаются с трансформаторов напряжения, включенных по системе разомкнутого треугольника.

Схема работы направленной защиты

При замыкании в зоне резервирования токовой защиты к одной из обмоток реле мощности поступает напряжение, а на вторую обмотку поступает ток нулевой последовательности, используемый для токовой защиты. При условии, что вектор мощности направлен в линию, реле мощности разблокирует срабатывание токовой защиты. В противном случае, когда направление мощности указывает, что неисправность произошла на другом участке, реле мощности продолжит блокировать срабатывание токовой защиты.

Сегодня практическая реализация такой защиты выполняется посредством микропроцессорных блоков REL650 или на реле ЭПЗ-1636. Каждый, из которых уже включает в себя и токовую отсечку, и дистанционную защиту, и пусковое реле для возобновления питания.

Читайте далее:
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector