WSTĘP

Maszyny elektryczne znajdują szerokie zastosowanie w elektrowniach, przemyśle, transporcie, lotnictwie, w układach automatyki i regulacji oraz w życiu codziennym. Przekształcają energię mechaniczną w energię elektryczną (generatory) i odwrotnie, energię elektryczną w energię mechaniczną.

Każda maszyna elektryczna może być używana jako generator lub silnik. Ta właściwość nazywana jest odwracalnością. Można go również wykorzystać do zamiany jednego rodzaju prądu na inny (częstotliwość, liczba faz prądu przemiennego, napięcie) na energię innego rodzaju prądu. Takie maszyny nazywane są konwerterami. Maszyny elektryczne w zależności od rodzaju prądu instalacja elektryczna w których muszą pracować dzielą się na maszyny prądu stałego i maszyny prądu przemiennego. Maszyny prądu przemiennego mogą być jednofazowe lub wielofazowe. Najszerzej stosowane są silniki asynchroniczne oraz silniki synchroniczne i generatory.

Zasada działania maszyn elektrycznych opiera się na wykorzystaniu praw indukcji elektromagnetycznej i sił elektromagnetycznych.

Silniki elektryczne stosowane w przemyśle produkowane są seryjnie, które są seriami maszyn elektrycznych o wzrastającej mocy, mających ten sam typ budowy i spełniających ogólny zestaw wymagań. Serie specjalnego przeznaczenia są szeroko stosowane.

Ochrona silników elektrycznych. Obwód ochronny silnika

Podczas operacji asynchroniczne silniki elektryczne, jak każdy inny sprzęt elektryczny, mogą wystąpić awarie - awarie, często prowadzące do awaryjnej pracy, uszkodzenia silnika. jego przedwczesne niepowodzenie.

Ryc.1

Zanim przejdziemy do sposobów zabezpieczania silników elektrycznych, warto zastanowić się nad głównymi i najczęstszymi przyczynami awaryjnej pracy asynchronicznych silników elektrycznych:

· Zwarcia jednofazowe i międzyfazowe - w kablu, skrzynce zaciskowej silnika elektrycznego, w uzwojeniu stojana (do obudowy, zwarcia międzyzwojowe).

Zwarcia są najgroźniejszym rodzajem awarii w silniku elektrycznym, ponieważ towarzyszy im występowanie bardzo dużych prądów, prowadzących do przegrzania i spalenia uzwojeń stojana.

· Przeciążenia cieplne silnika elektrycznego - występują zwykle, gdy obrót wału jest bardzo utrudniony (awaria łożyska, zanieczyszczenia w ślimaku, uruchomienie silnika pod zbyt dużym obciążeniem lub całkowite jego zatrzymanie).

Częstą przyczyną termicznego przeciążenia silnika elektrycznego, prowadzącego do nieprawidłowej pracy, jest zanik jednej z faz zasilania. Prowadzi to do znacznego wzrostu prądu (dwukrotność prądu znamionowego) w uzwojeniach stojana pozostałych dwóch faz.

Skutkiem przeciążenia termicznego silnika elektrycznego jest przegrzanie i zniszczenie izolacji uzwojeń stojana, co prowadzi do zwarcia uzwojeń i awarii silnika elektrycznego.

Zabezpieczenie silników elektrycznych przed przeciążeniami prądowymi polega na terminowym odłączeniu zasilania silnika elektrycznego w przypadku pojawienia się dużych prądów w jego obwodzie zasilającym lub sterującym, czyli w przypadku wystąpienia zwarć. Do ochrony silników elektrycznych przed zwarciami, wkładkami topikowymi, przekaźnikami elektromagnetycznymi, wyłączniki automatyczne z wyzwalaczem elektromagnetycznym, dobranym w taki sposób, aby wytrzymywały wysokie prądy rozruchowe, ale zadziałały natychmiast w przypadku wystąpienia prądów zwarciowych.

Aby zabezpieczyć silniki elektryczne przed przeciążeniem termicznym, w obwodzie przyłączeniowym silnika elektrycznego znajduje się przekaźnik termiczny, który ma styki obwodu sterującego - przez nie doprowadzane jest napięcie do magnetycznej cewki rozrusznika.

Zarówno silniki prądu przemiennego, jak i prądu stałego wymagają ochrony przed zwarciami, przegrzaniem termicznym i przeciążeniami spowodowanymi sytuacjami awaryjnymi lub awariami w procesie technologicznym, którego są elektrowniami. Aby zapobiec takim sytuacjom, przemysł produkuje kilka rodzajów urządzeń, które zarówno osobno, jak iw połączeniu z innymi środkami tworzą jednostkę zabezpieczającą silnik.

Sposoby ochrony silników elektrycznych przed przeciążeniami

Poza tym w nowoczesne schematy koniecznie zawierać elementy, które są przeznaczone do kompleksowej ochrony urządzeń elektrycznych w przypadku awarii zasilania jednej lub kilku faz zasilania. W takich systemach, w celu wyeliminowania sytuacji awaryjnych i zminimalizowania szkód w przypadku ich wystąpienia, prowadzone są działania przewidziane w „Przepisie instalacyjnym instalacji elektrycznych” (PUE).

Wyłączenie silnika przez bieżący przekaźnik termiczny

Aby zapobiec awariom asynchronicznych silników elektrycznych, które są stosowane w mechanizmach, maszynach i innych urządzeniach, w których możliwe jest zwiększenie obciążenia mechanicznej części silnika w przypadku naruszenia proces technologiczny, stosować termiczne zabezpieczenia przed przeciążeniem. Obwód zabezpieczenia przed przeciążeniem termicznym, który pokazano na powyższym rysunku, zawiera przekaźnik termiczny silnika elektrycznego, który jest głównym urządzeniem realizującym natychmiastowe lub czasowe przerwanie obwodu zasilania.

Przekaźnik silnika elektrycznego konstrukcyjnie składa się z nastawnego lub precyzyjnie nastawianego mechanizmu nastawczego czasu, styczników oraz cewki elektromagnetycznej i elementu termicznego, który jest czujnikiem wystąpienia parametrów krytycznych. Urządzenia, oprócz czasu odpowiedzi, mogą być regulowane wielkością przeciążenia, co rozszerza możliwości zastosowania, zwłaszcza dla tych mechanizmów, w których zgodnie z procesem technologicznym następuje krótkotrwały wzrost obciążenia mechanicznego część silnika elektrycznego jest możliwa.
Do wad działania przekaźników termicznych należy zaliczyć funkcję powrotu do stanu gotowości, która realizowana jest poprzez samoczynny reset automatyczny lub sterowanie ręczne i nie daje pewności operatora co do nieautoryzowanego uruchomienia instalacji elektrycznej po zakończeniu pracy.

Schemat uruchamiania silnika odbywa się za pomocą przycisków start, stop i rozrusznika elektromagnetycznego, którego zasilanie kontrolują, pokazano na rysunku. Rozruch jest realizowany przez styki rozrusznika, które zamykają się po przyłożeniu napięcia do magnetycznej cewki rozrusznika.

W obwodzie tym realizowane jest zabezpieczenie prądowe silnika elektrycznego, funkcję tę realizuje przekaźnik termiczny, który odłącza od masy jedno z zacisków uzwojenia w przypadku przekroczenia prądu znamionowego przepływającego przez wszystkie, dwie lub jedną fazę zasilania. Przekaźnik ochronny odłączy obciążenie nawet w przypadku zwarcia w obwodach zasilania silnika elektrycznego. Zabezpieczenie termiczne działa na zasadzie mechanicznego otwarcia zacisków sterujących w wyniku nagrzania odpowiednich elementów.

Istnieją inne urządzenia przeznaczone do wyłączania silnika elektrycznego w razie wypadku. linie siły i obwodów sterowania prądami zwarciowymi. Występują w kilku typach, z których każdy powoduje niemal natychmiastowe działanie łzawiące bez chwilowej przerwy. Takie wyposażenie obejmuje bezpieczniki, przekaźniki elektryczne, a także elektromagnetyczne.

Korzystanie ze specjalnych urządzeń elektronicznych

Istnieją wyrafinowane produkty ochrony silnika, które są używane przez doświadczonych inżynierów w projektowaniu systemów elektrycznych i mają na celu jednoczesne przeciwdziałanie sytuacje awaryjne, takie jak nieautoryzowane działanie dwufazowe, działanie podnapięciowe lub przepięciowe, zwarcie jednofazowe obwód elektryczny do ziemi w systemach z izolowanym przewodem neutralnym.

Obejmują one:

• przetwornice częstotliwości,

• softstarty,

• urządzenia zbliżeniowe.

Stosowanie przetwornic częstotliwości

Obwód zabezpieczający silnik zaimplementowany jako część przetwornicy częstotliwości pokazany na poniższym rysunku zapewnia możliwości sprzętowe urządzenia w zakresie przeciwdziałania awarii silnika poprzez automatyczne zmniejszanie prądu podczas rozruchu, zatrzymania, zwarć. Dodatkowo zabezpieczenie silnika elektrycznego przez przetwornicę częstotliwości jest możliwe poprzez zaprogramowanie poszczególnych funkcji, jak np. czas zadziałania zabezpieczenia termicznego, które jest uruchamiane z regulatora temperatury silnika.

W ramach swoich funkcji przetwornica częstotliwości posiada również kontrolę i korektę zabezpieczenia promiennika wysokiego i niskiego napięcia, które mogą powstać w sieciach z przyczyn zewnętrznych.

Cechy sterowania pracą silników elektrycznych w układzie z przetwornicami częstotliwości obejmują możliwość pilot z komputera osobistego, który jest podłączony standardowym protokołem, oraz przesyłanie sygnału do sterowników pomocniczych przetwarzających wspólne sygnały procesowe. Możesz dowiedzieć się więcej o funkcjach przetwornic częstotliwości z artykułu o.

Softstarty i SIEP

Wraz z obniżaniem się kosztów urządzeń, w których stosowane są najnowsze elementy półprzewodnikowe, celowe staje się stosowanie softstartów i bezdotykowych układów zabezpieczających do ochrony asynchronicznych silników elektrycznych.

Jednym z najczęstszych sposobów ochrony trójfazowych silników elektrycznych, zarówno klatkowych, jak iz wirnikiem fazowym, są elektroniczne bezdotykowe układy zabezpieczające (CEP). Poniżej przedstawiono schemat funkcjonalny, który przedstawia przykładową realizację zabezpieczenia silnika SIEP.

SIEP zabezpiecza silniki elektryczne w przypadku przerwy w którymkolwiek przewodzie fazowym, wzrostu prądu powyżej prądu znamionowego, mechanicznego zakleszczenia twornika (wirnika) oraz niedopuszczalnej asymetrii napięć między fazami. Realizacja funkcji jest możliwa przy zastosowaniu w obwodzie boczników i przekładników prądowych L1, L2 i L3.

Ponadto systemy mogą obejmować Dodatkowe opcje, takie jak monitorowanie rezystancji izolacji przed uruchomieniem, zdalne czujniki temperatury i zabezpieczenie podprądowe.

Przewagą SIEP nad przetwornicami częstotliwości jest bezpośrednia akwizycja danych przez czujniki indukcyjne, co eliminuje opóźnienie odpowiedzi, a także relatywnie niski koszt, pod warunkiem, że urządzenia pełnią funkcję ochronną.

przeciążenia termiczne świerka. Zabezpieczenie przeciążeniowe należy stosować tylko do silników elektrycznych tych mechanizmów napędowych, które w przypadku zakłóceń w procesie pracy mogą wykazywać nienormalne przyrosty obciążenia.

Urządzenia zabezpieczające przed przeciążeniem (przekaźniki termiczne i temperaturowe, przekaźniki elektromagnetyczne, wyłączniki z wyzwalaczem termicznym lub mechanizmem zegarowym) w przypadku wystąpienia przeciążenia wyłączają silnik z pewnym opóźnieniem, im większe, tym mniejsze przeciążenie, aw niektórych przypadkach , przy znacznych przeciążeniach, - i natychmiast.

Ryc.6 Nawijarka

Zabezpieczenie asynchronicznych silników elektrycznych przed podnapięciem lub zanikiem napięcia

Zabezpieczenie przed podnapięciem lub zanikiem napięcia (zabezpieczenie przed zerem) realizowane jest za pomocą jednego lub kilku urządzeń elektromagnetycznych, działa na wyłączenie silnika w przypadku zaniku zasilania lub gdy napięcie sieciowe spadnie poniżej ustawionej wartości oraz zabezpiecza silnik przed samoczynnym włączeniem po awaria zasilania zostanie usunięta lub przywrócona normalne napięcie sieci.

Specjalne zabezpieczenie przed pracą na dwóch fazach zabezpiecza silnik przed przegrzaniem, a także przed „przewróceniem”, czyli zatrzymaniem pod prądem na skutek spadku momentu obrotowego rozwijanego przez silnik, w przypadku przerwy w jednej z faz główny obwód. Zabezpieczenie działa w celu wyłączenia silnika. Jako urządzenia zabezpieczające stosowane są zarówno przekaźniki termiczne, jak i elektromagnetyczne. W tym drugim przypadku zabezpieczenie może nie mieć zwłoki czasowej.

Ryc. 7 Wymiana, demontaż i konserwacja systemu wentylacji „Klimat-47”

Inne rodzaje zabezpieczeń elektrycznych silników asynchronicznych

Istnieją inne, mniej powszechne rodzaje zabezpieczeń (przed przepięciami, jednofazowymi zwarciami doziemnymi w sieciach z izolowanym punktem neutralnym, zwiększoną prędkością napędu itp.).

Urządzenia elektryczne stosowane do ochrony silników elektrycznych

Urządzenia ochrony elektrycznej mogą realizować jednocześnie jeden lub kilka rodzajów ochrony. Tak więc niektóre wyłączniki zapewniają ochronę przed zwarciem i przeciążeniem. Niektóre urządzenia zabezpieczające, takie jak bezpieczniki, są urządzeniami jednostronnego działania i wymagają wymiany lub ponownego ładowania po każdym zadziałaniu, inne, takie jak przekaźniki elektromagnetyczne i termiczne, są urządzeniami wielostronnego działania. Te ostatnie różnią się sposobem powrotu do stanu gotowości dla urządzeń z powrotem automatycznym iz powrotem ręcznym.

Dobór rodzaju zabezpieczenia elektrycznego silników elektrycznych

Wyboru jednego lub drugiego rodzaju ochrony lub kilku jednocześnie dokonuje się w każdym konkretnym przypadku, biorąc pod uwagę stopień odpowiedzialności napędu, jego moc, warunki pracy i procedury konserwacji (obecność lub brak stałego personelu konserwacyjnego) placu budowy, warsztatu itp., identyfikując najczęściej występujące awarie silnika i wyposażenie technologiczne. Zawsze należy dążyć do tego, aby ochrona była jak najbardziej prosta i niezawodna w działaniu.

Dla każdego silnika, niezależnie od jego mocy i napięcia, musi być zapewnione zabezpieczenie przeciwzwarciowe. W tym miejscu należy mieć na uwadze następujące okoliczności. Z jednej strony zabezpieczenie musi być dostosowane do prądów rozruchowych i hamujących silnika, które mogą być 5-10 razy większe niż jego prąd znamionowy. Z drugiej strony, w wielu przypadkach zwarć, np. zwarć skrętnych, zwarć międzyfazowych w pobliżu punktu zerowego uzwojenia stojana, zwarć do obudowy wewnątrz silnika itp., zabezpieczenie powinno pracować przy prądach niższych niż prąd rozruchowy. W takich przypadkach zaleca się zastosowanie softstartu (softstartu).Jednoczesne spełnienie tych sprzecznych wymagań przy pomocy prostych i tanich zabezpieczeń jest bardzo trudne. Dlatego system zabezpieczeń niskonapięciowych silników asynchronicznych zbudowany jest na świadomym założeniu, że przy niektórych z wyżej wymienionych uszkodzeń w silniku, ten ostatni nie jest natychmiast wyłączany przez zabezpieczenie, ale dopiero w trakcie rozwoju tych uszkodzeń , po tym jak prąd pobierany przez silnik z sieci znacznie wzrasta.

Jednym z najważniejszych wymagań stawianych urządzeniom zabezpieczającym silnik jest ich jednoznaczne działanie w sytuacjach awaryjnych i nienormalnych pracy silników, a jednocześnie niedopuszczalność fałszywych alarmów. Dlatego urządzenia ochronne muszą być odpowiednio dobrane i dokładnie wyregulowane.

SUE PPZ „Błagowarski”

Jednostkowe Przedsiębiorstwo Państwowe „Plempticezavod Blagovarsky” jest następcą fermy drobiu Blagovarskaya, która została oddana do użytku w 1977 roku jako gospodarstwo towarowe do produkcji mięsa kaczego. W 1995 roku ferma drobiu uzyskała status państwowego zakładu hodowlanego drobiu z funkcjami ośrodka selekcyjno-genetycznego hodowli kaczek. Zakład hodowlany Blagovarsky znajduje się w pobliżu wsi Yazykovo, dystrykt Blagovarsky w Republice Baszkortostanu.

Ogólny Powierzchnia terenu wynosi 2108 ha, z czego grunty orne zajmują 1908 ha, a sianokosy i pastwiska 58 ha. Średnia liczba kaczek wynosi 111,6 tys. sztuk, w tym 25,6 tys. sztuk kaczek niosek.

Zespół zatrudnia 416 osób, z czego 76 w aparacie kierowniczym.

Struktura zakładu obejmuje:

Warsztat macierzystego stada kaczek: posiada 30 budynków z liczbą stanowisk dla ptaków na 110 tys. sztuk.

Sklep do hodowli młodych zwierząt: posiada 6 budynków z liczbą miejsc dla ptaków na 54 tysiące sztuk.

Wylęgarnia: 3 warsztaty o łącznej wydajności 695520 szt. jajka na zakładkę.

Ubojnia o wydajności 6-7 tys. sztuk na zmianę.

Warsztat przygotowania pasz o wydajności 50 ton na zmianę o wydajności 450 ton.

Warsztat transportu samochodowego: samochody - 53, ciągniki - 30, maszyny rolnicze 27.

W 1998 roku na bazie zakładu hodowli drobiu powstał system badawczo-produkcyjny do hodowli kaczek, łączący pracę ferm drobiu hodujących kaczki w 24 regionach Federacji Rosyjskiej. Poprzez system naukowy i produkcyjny sprzedaje się ponad 20 milionów jaj hodowlanych i 15 milionów sztuk młodych kaczek. Materiał hodowlany dostarczany jest również do krajów sąsiednich, takich jak Kazachstan i Ukraina.

Kaczki stworzone przez hodowców Jednostkowego Przedsiębiorstwa Państwowego Plemptsezavod Blagovarsky stały się powszechne w Federacja Rosyjska, są z powodzeniem hodowane zarówno na Terytoriach Krasnodarskim, jak i Primorskim. Wykorzystanie kaczek hodowlanych w strukturze ogólnej liczby kaczek w Rosji wynosi około 80%.

DziennikDataMiejsce pracyRodzaj pracyTechnologia wykonywania pracyPodpisy przełożonych Roboty instalacyjne. Demontaż i montaż silników asynchronicznych 3-fazowych. 28.06.12 Rejon Blagovarsky, Państwowe Jednostkowe Przedsiębiorstwo „PPZ Blagovarsky” Prace instalacyjne. Wymiana wyłączników automatycznych. 29.06.12 Rejon Błagowarskiego, Państwowe Jednostkowe Przedsiębiorstwo „PPZ Błagowarski” Prace instalacyjne. Okablowanie. 30.06.12 Błagowarski rejon, Państwowe Jednostkowe Przedsiębiorstwo „PPZ Błagowarski” Prace instalacyjne. Okablowanie. 01.07.12 Błagowarski rejon, Państwowe Jednostkowe Przedsiębiorstwo „PPZ Błagowarski” Prace instalacyjne. Montaż kruszarki do ziarna, montaż podgrzewacza wody. 04.07.12 Rejon Błagowarski, Państwowe Jednostkowe Przedsiębiorstwo „PPZ Błagowarski” Prace instalacyjne. Wymiana, demontaż i konserwacja systemu wentylacyjnego „Klimat-47” 05.07.12 Rejon Blagovarsky, Państwowe Jednostkowe Przedsiębiorstwo „PPZ Blagovarsky” Prace instalacyjne. Wymiana, demontaż i konserwacja systemu wentylacji „Klimat-47” 06.07.12 Rejon Blagovarsky, Państwowe Jednolite Przedsiębiorstwo „PPZ Blagovarsky” Prace instalacyjne. Montaż systemu oświetlenia. 07.07.12 Błagowarski rejon, Państwowe Jednostkowe Przedsiębiorstwo „PPZ Błagowarski” Prace instalacyjne. Instalacja, konserwacja systemu wentylacyjnego „Klimat-47” 08.07.12-09.07.12 Rejon Blagovarsky, Państwowe Jednostkowe Przedsiębiorstwo „PPZ Blagovarsky” Planowane prace. Sprzątanie i sprzątanie terenów zielonych wokół chronionego obszaru linii energetycznych. 07.10.12 Rejon Błagowarski, Państwowe Jednostkowe Przedsiębiorstwo „PPZ Błagowarski” Prace instalacyjne. Montaż elektrowni diesla.

DziennikDataMiejsce pracyRodzaj pracyTechnologia wykonywania pracyPodpisy przełożonych.Uwaga Montaż, konserwacja systemu wentylacji „Klimat-47” 16.07.12-17.07.12 Rejon Blagovarsky, Państwowe Jednolite Przedsiębiorstwo „PPZ Blagovarsky” Prace instalacyjne. Wymiana wyłączników automatycznych. 18.07.12-22.07.12 Błagowarski rejon, Państwowe Jednostkowe Przedsiębiorstwo "PPZ Błagowarski" Prace instalacyjne. Wymiana, demontaż i konserwacja systemu wentylacji „Klimat-47” 23.07.12 Rejon Blagovarsky, Państwowe Jednolite Przedsiębiorstwo „PPZ Blagovarsky” Planowane prace. Sprzątanie i sprzątanie terenów zielonych wokół chronionego obszaru linii energetycznych. 24.07.12-29.07.12 Błagowarski rejon, Państwowe Przedsiębiorstwo Unitarne "PPZ Błagowarski" Prace instalacyjne. Instalacja i uruchomienie AVM. 30.07.12 Błagowarski rejon, Państwowe Jednostkowe Przedsiębiorstwo „PPZ Błagowarski” Prace instalacyjne. Demontaż i montaż silników asynchronicznych 3-fazowych. 31.07.12 Rejon Blagovarsky, Państwowe Jednolite Przedsiębiorstwo „PPZ Blagovarsky” Prace instalacyjne. Montaż systemu oświetlenia. 1.08.12 Rejon Blagovarsky, Państwowe Jednolite Przedsiębiorstwo „PPZ Blagovarsky” Prace instalacyjne. Konserwacja transformatory. 2.08.12 Rejon Blagovarsky, Państwowe Jednolite Przedsiębiorstwo „PPZ Blagovarsky” Prace instalacyjne. Wymiana, demontaż i konserwacja systemu wentylacji „Klimat-47” 3.08.12-4.08.12 Rejon Blagovarsky, Państwowe Jednolite Przedsiębiorstwo „PPZ Blagovarsky” Prace instalacyjne. Wymiana wyłączników automatycznych.

Początek treningu 26.06.12 Koniec treningu 04.08.12

WNIOSEK

W wyniku produkcyjnej praktyki operacyjnej w Państwowym Jednostkowym Przedsiębiorstwie PPZ „Blagovarsky” studiowałem strukturę przedsiębiorstwa, schemat sieci energetycznej przedsiębiorstwa, a także zbierałem materiały na tematy

Podczas działania różnych instalacji elektrycznych występują tryby awaryjne. Główne z nich to zwarcia, przeciążenia technologiczne, tryby otwartej fazy, zakleszczenie wirnika maszyny elektrycznej.

Awaryjne tryby pracy silników elektrycznych

Pod zwarcie tryb jest rozumiany, gdy prąd przeciążenia kilkakrotnie przekracza prąd znamionowy. Tryb przeciążenia charakteryzuje się przekroczeniem prądu o 1,5 - 1,8 razy. Przeciążenia technologiczne prowadzą do wzrostu temperatury uzwojeń silnika powyżej dopuszczalnego poziomu, jego stopniowego niszczenia i awarii.

Tryb otwartej fazy (utrata fazy) występuje w przypadku przepalenia bezpiecznika w fazie, przerwania przewodu lub uszkodzenia styków. W takim przypadku prądy są redystrybuowane, zwiększone prądy zaczynają przepływać przez uzwojenia silnika, mechanizm zatrzymuje się i maszyna elektryczna ulega awarii. Najbardziej wrażliwe na tryby fazy otwartej są silniki elektryczne małej i średniej mocy, czyli najczęściej stosowane w przemyśle i rolnictwie.

Zakleszczenie wirnika maszyna elektryczna może wystąpić, gdy łożysko jest zniszczone, pracująca maszyna jest zablokowana. To najtrudniejszy tryb. Szybkość narastania temperatury uzwojenia stojana osiąga 7 - 10°C na sekundę, po 10 - 15 s temperatura silnika przekracza dopuszczalne granice. Ten tryb jest najbardziej niebezpieczny dla silników małej i średniej mocy.

Największa liczba wyłączeń awaryjnych silników elektrycznych jest spowodowana przeciążenia technologiczne, zakleszczenia, zniszczenie zespołu łożyskowego. Do 15% awarii powstaje z powodu zaniku fazy i wystąpienia niedopuszczalnej asymetrii napięć.

Rodzaje urządzeń elektrycznych do zabezpieczania silników elektrycznych

W celu ochrony urządzeń elektrycznych przed sytuacjami awaryjnymi dostępne są w handlu automatyczne przełączniki, bezpieczniki, wbudowane urządzenia zabezpieczające przed temperaturą, zabezpieczenia fazowe i inne urządzenia.

Przy wyborze rodzaju ochrony brane są pod uwagę specyficzne warunki pracy, szybkość, niezawodność, łatwość obsługi oraz wskaźniki ekonomiczne.

W instalacjach elektrycznych do 1000 V zwykle przeprowadza się ochronę przed zwarciem bezpieczniki lub elektromagnetyczne wyzwalacze nadprądowe wbudowane w wyłączniki.

Ponadto zabezpieczenie przed zwarciem silników elektrycznych może być realizowane przez przekaźnik prądowy włączony w jedną z faz stojana bezpośrednio lub poprzez przekładnik prądowy i przekaźnik czasowy.

ochrona przed przeładowaniem dzielą się na dwa rodzaje: bezpośrednie, reagujące na przetężenie i pośrednie, reagujące na nadmierną temperaturę. Najpopularniejszym rodzajem zabezpieczeń prądowych stosowanych do ochrony silników elektrycznych przed przeciążeniami (w tym zakleszczeniami) są przekaźniki termiczne. Produkowane są w serii TRN, TRP, RTT, RTL. Trójfazowe przekaźniki termiczne RTT i RTL chronią również przed zanikiem fazy.

Zabezpieczenie wrażliwe na fazę (PS) zabezpiecza przed zanikiem fazy, zakleszczeniem mechanizmu, zwarciem, niską rezystancją izolacji silnika elektrycznego.

Zabezpieczenie przed przeciążeniem i zakleszczeniem mechanizmu można również wykonać za pomocą specjalnych złącza bezpieczeństwa. Określony rodzaj ochrony jest stosowany w urządzeniach prasujących. Do ochrony przed zanikiem fazy dostępne są w handlu przekaźniki zaniku fazy typu E-511, EL-8, EL-10, nowoczesne przekaźniki elektroniczne i mikroprocesorowe.

Ochrona pośrednia obejmuje również wbudowane zabezpieczenie temperaturowe UVTZ, który reaguje nie na wartość prądu, ale na temperaturę uzwojenia silnika, niezależnie od przyczyny, która spowodowała przegrzanie. Obecnie do tych celów coraz częściej stosuje się nowoczesne elektroniczne i mikroprocesorowe przekaźniki termiczne, które reagują na zmiany rezystancji termistorów wbudowanych w uzwojenie stojana silnika elektrycznego.

Jak wybrać rodzaj zabezpieczenia silników elektrycznych

Wybierając rodzaj ochrony, należy kierować się następującymi przepisami:

najbardziej krytycznych odbiorników elektrycznych, których awaria może doprowadzić do dużych uszkodzeń, narażonych na systematyczne zanieczyszczenia lub pracujących w wysokich temperaturach, a także przy gwałtownie zmieniającym się obciążeniu (kruszarki, tartaki, rozdrabniacze pasz), wskazane jest zabezpieczenie za pomocą wbudowane zabezpieczenie temperaturowe oraz automatyczne wyłączniki lub bezpieczniki.

Zabezpieczenie silników elektrycznych małej mocy (do 1,1 kW), które są obsługiwane przez wysoko wykwalifikowany personel, może być realizowane za pomocą przekaźników termicznych i bezpieczników.

Zabezpieczenia silników elektrycznych średniej mocy (powyżej 1,1 kW) pracujących bez obsługi zaleca się zabezpieczać urządzeniami fazowymi.

Przekaźniki termiczne, zabezpieczenie fazowe, wbudowane zabezpieczenie temperaturowe działają niezawodnie przy małych przeciążeniach i długotrwałych trybach pracy. Wyboru preferowanego aparatu w tym przypadku należy dokonać z uwzględnieniem wskaźników ekonomicznych. Przy zmiennym obciążeniu z okresem wahań obciążenia proporcjonalnym do stałej nagrzewania silnika przekaźniki termiczne są zawodne i należy zastosować wbudowane zabezpieczenie temperaturowe lub zabezpieczenie fazowe. Przy losowych obciążeniach są bardziej niezawodne urządzenia ochronne działając jako funkcja temperatury, a nie prądu.

Gdy napęd elektryczny jest podłączony do sieci w fazie otwartej, przez jego uzwojenia przepływa prąd zbliżony do prądu rozruchowego, a urządzenia zabezpieczające działają niezawodnie. Ale jeśli przerwa w fazie nastąpiła po włączeniu silnika, wówczas siła prądu zależy od obciążenia. Przekaźniki termiczne w tym przypadku mają znaczną martwą strefę i lepiej jest zastosować zabezpieczenie fazowe i wbudowane zabezpieczenie temperaturowe.

Przy dłuższych rozruchach stosowanie przekaźników termicznych jest niepożądane. W przypadku rozruchu przy niskim napięciu przekaźnik termiczny może fałszywie wyzwolić silnik.

Gdy wirnik silnika elektrycznego lub pracującej maszyny jest zablokowany, prąd w jego uzwojeniach jest 5-6 razy większy niż nominalny. Przekaźniki termiczne w tej sytuacji powinny wyłączyć silnik elektryczny w ciągu 1 - 2 s. Jednak zabezpieczenie temperaturowe dla przeciążeń prądowych 1,6 razy lub więcej ma duży błąd dynamiczny, więc silnik elektryczny może nie zostać wyłączony, nastąpi niedopuszczalne przegrzanie uzwojeń i gwałtowne skrócenie żywotności maszyny elektrycznej. Przekaźniki termiczne i wbudowane zabezpieczenie termiczne przy dużych przeciążeniach działają z niską wydajnością. W takich sytuacjach lepiej jest zastosować zabezpieczenie fazowe.

W przypadku stosowania nowoczesnych przekaźników termicznych RTT i RTL awaryjność urządzeń elektrycznych jest znacznie niższa niż w przypadku stosowania przekaźników typu TRN, TRP, aw niektórych przypadkach jest porównywalna z awaryjnością przy instalacji wbudowanego zabezpieczenia termicznego.

Obecnie do ochrony krytycznych silników elektrycznych stosuje się nowoczesne, łączące wszystkie rodzaje zabezpieczeń i posiadające możliwość elastycznego dostosowania parametrów pracy.

Obszar zastosowań różne urządzenia zabezpieczenia zależy od ilości awarii urządzeń elektrycznych, wielkości uszkodzeń technologicznych podczas postoju oraz kosztu zakupu urządzeń zabezpieczających. Do wyboru preferowanego wariantu konieczne jest sporządzenie studium wykonalności.

Silniki asynchroniczne prądu przemiennego trójfazowego o napięciu do 500 V i mocach od 0,05 do 350 - 400 kW są najczęściej spotykanym typem silników elektrycznych.

Niezawodną i nieprzerwaną pracę silników elektrycznych zapewnia przede wszystkim ich właściwy dobór pod względem mocy znamionowej, trybu pracy oraz formy wykonania. Równie ważne jest przestrzeganie niezbędnych wymagań i zasad podczas rysowania obwodu elektrycznego, doboru stateczników, przewodów i kabli, instalowania i obsługi napędu elektrycznego.

Awaryjne tryby pracy silników elektrycznych

Nawet w przypadku prawidłowo zaprojektowanych i obsługiwanych napędów elektrycznych podczas ich eksploatacji zawsze istnieje możliwość wystąpienia stanów awaryjnych lub nienormalnych pracy silnika i innych urządzeń elektrycznych.

Stanami nadzwyczajnymi są m.in:

1) zwarcia wielofazowe (trój- i dwufazowe) oraz jednofazowe w uzwojeniach silnika elektrycznego; zwarcia wielofazowe w skrzynce wyjściowej silnika elektrycznego oraz w zewnętrznym obwodzie zasilania (w przewodach i kablach, na stykach urządzeń przełączających, w skrzynkach rezystancyjnych); zwarcia fazowe do obudowy lub przewodu neutralnego wewnątrz silnika lub w obwodzie zewnętrznym - w sieciach z uziemionym przewodem neutralnym; zwarcia w obwodzie sterowania; zwarcia między zwojami uzwojenia silnika (obwody skrętne).

Zwarcia są najgroźniejszymi stanami awaryjnymi w instalacjach elektrycznych. W większości przypadków występują one z powodu awarii lub przeskoku izolacji. Prądy zwarciowe czasami osiągają wartości dziesiątki i setki razy większe niż wartości prądów w trybie normalnym, a ich skutki termiczne i siły dynamiczne, którym poddawane są części przewodzące prąd, mogą prowadzić do uszkodzenia cała instalacja elektryczna;

2) termiczne przeciążenie silnika elektrycznego na skutek przepływu zwiększonych prądów przez jego uzwojenia: gdy mechanizm roboczy jest przeciążony z przyczyn technologicznych, szczególnie trudne warunki rozruchu silnika pod obciążeniem lub zgaśnięcia, długotrwały spadek napięcia sieciowego, zanik jednej z faz zewnętrznego obwodu zasilania lub przerwania przewodu w uzwojeniu silnika, uszkodzeń mechanicznych silnika lub mechanizmu roboczego, a także przeciążeń termicznych w przypadku pogorszenia warunków chłodzenia silnika.

Przeciążenia termiczne powodują przede wszystkim przyspieszone starzenie i zniszczenie izolacji silnika, co prowadzi do zwarć, czyli do poważnego wypadku i przedwczesnej awarii silnika.

Rodzaje zabezpieczeń silników asynchronicznych

W celu chronić silnik przed uszkodzeniem w przypadku naruszenia normalnych warunków pracy, a także w celu szybkiego odłączenia uszkodzonego silnika od sieci, zapobiegając w ten sposób lub ograniczając rozwój wypadku, zapewniony jest sprzęt ochronny.

Głównym i najskuteczniejszym środkiem jest ochrona elektryczna silników, przeprowadzona zgodnie z

W zależności od charakteru możliwych uszkodzeń i nienormalnych trybów działania, istnieje kilka głównych najczęstszych rodzaje zabezpieczeń elektrycznych silników asynchronicznych.

Zabezpieczenia asynchronicznych silników elektrycznych przed zwarciem

Zabezpieczenie przeciwzwarciowe wyłącza silnik w przypadku pojawienia się prądów zwarciowych w jego obwodzie zasilającym (głównym) lub w obwodzie sterowania.

Urządzenia zapewniające ochronę przed zwarciem (bezpieczniki, przekaźniki elektromagnetyczne, wyłączniki z wyzwalaczem elektromagnetycznym) działają niemal natychmiast, czyli bez opóźnienia czasowego.

Zabezpieczenie przeciążeniowe chroni silnik przed niedopuszczalnym przegrzaniem, zwłaszcza w przypadku stosunkowo niewielkich, ale długotrwałych przeciążeń termicznych. Zabezpieczenie przeciążeniowe należy stosować tylko do silników elektrycznych tych mechanizmów napędowych, które w przypadku zakłóceń w procesie pracy mogą wykazywać nienormalne przyrosty obciążenia.

Urządzenia zabezpieczające przed przeciążeniem (przekaźniki temperaturowe i elektromagnetyczne, wyłączniki z wyzwalaczem termicznym lub mechanizmem zegarowym) w przypadku wystąpienia przeciążenia wyłączają silnik z pewnym opóźnieniem, im większe tym mniejsze przeciążenie, a w niektórych przypadkach przy znacznych przeciążeniach, i natychmiast.

Zabezpieczenie asynchronicznych silników elektrycznych przed podnapięciem lub zanikiem napięcia

Zabezpieczenie przed podnapięciem lub zanikiem napięcia (zabezpieczenie przed zerem) realizowane jest za pomocą jednego lub kilku urządzeń elektromagnetycznych, działa na wyłączenie silnika w przypadku braku zasilania lub spadku napięcia sieciowego poniżej ustawionej wartości oraz zabezpiecza silnik przed samoczynnym włączeniem po usunięcie przerwy w dostawie prądu lub przywrócenie normalnego napięcia sieciowego.

Specjalne zabezpieczenie silników asynchronicznych przed pracą dwufazową chroni silnik przed przegrzaniem, a także przed „przewróceniem”, czyli zatrzymaniem pod prądem na skutek spadku momentu obrotowego wytwarzanego przez silnik, w przypadku przerwy w jednej z faz obwodu głównego. Zabezpieczenie działa w celu wyłączenia silnika.

Jako urządzenia zabezpieczające stosowane są zarówno przekaźniki termiczne, jak i elektromagnetyczne. W tym drugim przypadku zabezpieczenie może nie mieć zwłoki czasowej.

Inne rodzaje zabezpieczeń elektrycznych silników asynchronicznych

Istnieją inne, mniej powszechne rodzaje zabezpieczeń (przed przepięciami, jednofazowymi zwarciami doziemnymi w sieciach z izolowanym punktem neutralnym, zwiększoną prędkością napędu itp.).

Urządzenia elektryczne stosowane do ochrony silników elektrycznych

Urządzenia ochrony elektrycznej mogą realizować jednocześnie jeden lub kilka rodzajów ochrony. Tak więc niektóre wyłączniki zapewniają ochronę przed zwarciem i przeciążeniem. Niektóre z urządzeń zabezpieczających, na przykład, są urządzeniami jednostronnego działania i wymagają wymiany lub ładowania po każdej operacji, inne, takie jak przekaźniki elektromagnetyczne i termiczne, są urządzeniami wielokrotnego działania. Te ostatnie różnią się sposobem powrotu do stanu gotowości dla urządzeń z powrotem automatycznym iz powrotem ręcznym.

Dobór rodzaju zabezpieczenia elektrycznego silników asynchronicznych

Wybór jednego lub drugiego rodzaju ochrony lub kilku jednocześnie dokonywany jest w każdym konkretnym przypadku, biorąc pod uwagę stopień odpowiedzialności napędu, jego moc, warunki pracy i procedurę konserwacji (obecność lub brak stałego personelu konserwacyjnego) .

Dużą korzyścią może być analiza danych o awaryjności urządzeń elektrycznych w warsztacie, na budowie, w warsztacie itp. oraz identyfikacja najczęściej powtarzających się naruszeń normalnej pracy silników i urządzeń technologicznych . Zawsze należy dążyć do tego, aby ochrona była jak najbardziej prosta i niezawodna w działaniu.

Dla każdego silnika, niezależnie od jego mocy i napięcia, musi być zapewnione zabezpieczenie przeciwzwarciowe. W tym miejscu należy mieć na uwadze następujące okoliczności. Z jednej strony zabezpieczenie musi być dostosowane do prądów rozruchowych i hamujących silnika, które mogą być 5-10 razy większe niż jego prąd znamionowy. Z drugiej strony, w wielu przypadkach zwarć, np. zwarć skrętnych, zwarć międzyfazowych w pobliżu punktu zerowego uzwojenia stojana, zwarć do obudowy wewnątrz silnika itp., zabezpieczenie powinno pracować przy prądach niższych niż prąd rozruchowy.

Jednoczesne spełnienie tych sprzecznych wymagań za pomocą prostych i tanich środków ochrony nastręcza ogromne trudności. Dlatego system zabezpieczeń niskonapięciowych silników asynchronicznych zbudowany jest na świadomym założeniu, że przy niektórych z wyżej wymienionych uszkodzeń w silniku, ten ostatni nie jest natychmiast wyłączany przez zabezpieczenie, ale dopiero w trakcie rozwoju tych uszkodzeń , po tym jak prąd pobierany przez silnik z sieci znacznie wzrasta.

Jedno z najważniejszych wymagań dla urządzeń zabezpieczających silnik - jego wyraźne działanie w awaryjnych i nienormalnych trybach pracy silników, a jednocześnie niedopuszczalność fałszywych alarmów. Dlatego urządzenia ochronne muszą być odpowiednio dobrane i dokładnie wyregulowane.