Лекции Шмигеля / Эксплуатация

3. Способы предупреждения увлажнения изоляции асинхронного двигателя.

1) Прищеп Л.Г. включать через конденсаторы во время паузы ( емкостным током).

t на 5 – 10 ̊ выше t окружающей среды. Компенсаторы реактивной мощности в работе.

2) компаундирование.

5.Способы сушки изоляции обмоток трансформаторов. (со сливом масла, чтобы не испортить).

1) В сушильных печах

2) терморадиационный ( инфракрасными лампами).

3) током.

1. Потери в собственном баке ( со сливом масла) методом индукции потерь. Намагничивающую обмотку наматывают из изолированного провода h = 40 – 60% высоты бака. Внизу плотнее ( однофазный или трехфазный).

Wa = Wc = 0,75

Wв =0,25.

Достоинства – источник питания стандартное напряжение.

5.Недостатки – трудоемкость (теплоизоляция градиент тепла и выход влаги ).

2). Постоянный ток или ток КЗ. ( методичка)

РИСУНОК

Постоянным током.

Ic = Iн *( В*Н). Uс =98 В.

Током КЗ

Все потери в обмотках. Uсуш =98 В. Заполн. Маслом.

+6.Ток нулевой последовательности без масла.

Последовательный способ удобнее. Т.к Звезда / звезда с нулевым поводом.

Трехфазный трансформатор для питания с модернизированными обмотками. t сушки 43 ч. Расход энергии в 2 раза меньше.

Л5. Особенности работы АД в сельском хозяйстве и аварийные режимы.

П1. Особенности работы АД в сельском хозяйстве.

Исследование в сельском хозяйстве двигателей общепромышленного назначение накладывает на них срок службы значительный отпечаток, резко сокращая его. Особенности:

В помещениях одновременно высокая влажность и аммиак.

Где нет установок микроклимата содержание аммиака при норме. Наличие аммиака в 1,5 раза превышает срок службы изоляции. Большая влажность уменьшает теплоотдачу двигателя вследствие изменения режима обтекания воздуха поверхности двигателя. В сухих помещениях рекомендуют устанавливать двигатели серии А02, 4А, А4Р, а в агрессивной среде, сырой среде – двигатели с индексом СХ или для химически активной среды.

Низкое качество напряжения питающей сети. По нормам отклонения напряжения выбирают площадь сечения провода отрицательного предела отклонения напряжения позволятплощадь напряжения проводов ВЛ и сэкономить много цветного металла. Но при этомлинии ипадение напряженияв линии, что приводит кнапряжения на зажимах электродвигателя. Этонапряжения,срок службы изоляции в 1,5 пара.
Большой диапазон изменения нагрузки. Это приводит к возрастанию вероятности появления больших перегрузок возникает аварийная ситуация.
Малое время использования электродвигателей в течении суток, сезона, года. Кроме того АД не загружаются полной мощностью. В результате в режиме паузы , обмотка увлажняется, что приводит к пробою изоляции. Характер измененияи температуры во времени можно представить следующей зависимостью

В нерабочем режиме электродвигателя обмоткитемпературы, т.к. изоляция при остывании впитывает влагу из окружающей среды. В первый момент времени после включения АДт.к. идёт процесс парообразования, потом с удалением влагии через 2 – 3 часа устанавливается. Если время работы двигателя(времени распределения изоляции), топрактически не достигает установившегося значения при рабочем режиме ивсё время, продолжается увлажнение. В конечном итоге пробой изоляции.

Самые сложные условия, когда все факторы действуют одновременно.

П2. Аварийные режимы работы АС двигателей.

Различают три вида повреждения двигателя:

Сгорание изоляции из-за перегрева обмоток.
Пробой изоляции
Механические повреждения

Чаще встречаются повреждения первых двух видов. Механические повреждения (главным образом износ подшипников) возникают после длительной эксплуатации.

Причинами перегрева обмоток могут быть следующие аварийные режимы:

Перегрузка электродвигателя
Затяжной пуск
Работа в однофазном режиме или обрыве одной из фаз
Работа при номинальном напряжении
Работа при асимметрии напряжения
Высокая частота включения
Ухудшение охлаждения

Первые шесть режимов сопровождаются повышением тока во всех или двух фазах. При ухудшении охлаждения перегрев может произойти при токах ниже номинального значения. Чтобы правильно выбрать защиту АД необходимо прежде всего ознакомиться с процессами, возникающими при аварийных режимах. Поэтому остановимся на каждой из причин.

Перегрузка электродвигателя при длительном режиме работы с постоянной нагрузкой. Перегрузки возникают как правило при нарушении технологии, поломок, заеданий и заклинивания в рабочей машине. Как правило при этом увеличивается ток, что приводит к нагреву обмоток. С точки зрения влияния длительных превышений тока на изоляцию различают два вида перегрузок по величине:

Сравнительно небольшие (до 50 %) (от номинального)
Большие (более 50 % от номинального).

Действие небольших перегрузок на процесс старения носит постепенный характер. При больших перегрузках изоляция близко разрушается под действием высокой температуры. Считают, что перегрев сверх допустимого на каждые сокращает срок службы изоляции в 2 раза. Таким образом, перегрев насокращает срок службы изоляции в 32 раза, если брать по нижнему пределу. Каждому значению перегрузки соответствует допустимое время, которое можно считать безопасным для изоляции. Характер изменения допустимого времени от кратности тока можно представить следующей кривой: Зависимость допустимой перегрузки от её величины – перегрузочная характеристикаОсновное требование к защите от перегрузок, действующей в зависимости от тока – защита должна срабатывать только в зависимости от времени перегрузки (чтобы не было ложных срабатываний) при неопасных бросках тока при пуске. Её желаема характеристика должна всегда располагаться под перегрузочной характеристикой двигателя.

Затяжной пуск двигателя. Пусковой ток АД с короткозамкнутым ротором в 6 - 7 превышает номинальный. Известно, что нагрев проводников прямо пропорционален квадрату тока, сопротивлению обмотки и времени пуска. Для 3-х фазного двигателя , где– пусковой токR – сопротивление обмотки – время пуска В свою очередь, время пуска зависит от момента сопротивления на валу рабочей машины, от величины маховых масс рабочей машины и двигателя. В условия сельского хозяйства тяжесть пуска АД усугубляется снижением напряжения при пуске из-за увеличения потери напряжения в линии. Из-за снижения напряжения снижается M двигателя, т.к. момент двигателя пропорционален квадрату напряжения. Так при понижении напряжения на 15%, т.е. U = 0,85 , момент двигателя станет равным, т.е. снизится на 28 %. В связи со снижением напряжения значительно увеличивается время разгона двигателя под нагрузкой. В период разгона вся тепловая энергия выделяется в основном в обмотках двигателя, т.к. она не успевает распространяться в окружающее пространство. Для того, чтобы при пуске при повышенном напряжении обмотка не нагрелась свыше допустимого значения, нужно, чтобы количество выделяемого тепла не превысило величины, получаемой при номинальном напряжении. Т.е., гдеи– допустимое время при пониженном напряжении и пусковой ток. Из этого уравнения допустимое время разгона при пуске под пониженным напряжением равноПринимая во внимание, что величина пускового пропорциональна напряжения, имеем, где- напряжение на двигателе при пуске. Если принять, чтотоПри пуске в холостую время разгона не будет превышать эту величину, а под нагрузкой оно может оказаться больше и вызовет перегрев обмотки.
Потеря фазы (неполнофазный режим работы АД). Под потерей фазы понимают однофазный режим работы в результате отключения питания по одному из проводов 3-х фазной системы (обрыве провода). причины потери фазы могут быть: 1) обрыв одно из проводов 2) сгорание одного из предохранителей 3) нарушение контакта в одной из фаз. В зависимости от обстоятельств, при которых потеря фазы, могут быть разные режимы работы двигателя и последствия, существующие этим режимам. При этом следует принимать во внимание следующие факторы: a) схему соединения обмоток двигателя; b) рабочее состояние двигателя в момент потери фазы (до или после включения двигателя, во время работы под нагрузкой) c) степень загрузки двигателя и механическую характеристику рабочей машины d) число электродвигателей, работающих при потере фазы и их взаимное влияние. В 3-ч фазном режиме каждая фаза обмотки обтекается током, сдвинутым во времени на периода. При потере фазы две обмотки обтекаются одним и тем же током. В третьей фазе ток отсутствует. Несмотря на то, что концы обмоток присоединены к двум фазным проводам трёхфазной системы, токи в обеих обмотках совпадают по времени. Такой режим называется однофазным. Магнитное поле, образованное однофазным током, в отличие от вращающегося поля, образованного 3-х фазной системой токов – пульсирующее поле. Оно изменяется во времени, но не перемещается по окружности статора. Пульсирующее магнитное поле можно рассматривать состоящим из 2-х вращающихся навстречу друг другу равных по величине полей.каждое поле взаимодействует с обмоткой ротора и образует вращающий момент. Их суммарное действие создаст вращающий момент на валу двигателя. В этом случае, когда потеря фазы произошла до включения двигателя в сеть, на неподвижный ротор действуют два магнитных поля, которые образуют два противоположных по знаку, но равных по величине момента. Их сумма будет равна нулю. Двигатель не разворачивается при пуске – даже без нагрузки на валу.Если потеря фазы произошла в то время, когда ротор двигателя вращался, то на его валу образуется вращающий момент. Это объясняется следующим образом. Вращающийся ротор по разному взаимодействует с вращающимися на встречу друг другу полями. Одно из них, вращение которого совпадает со вращением ротора, образует дополнительный момент (совпадающий по направлению), другое – отрицательный. В отличие от случая с неподвижным ротором эти моменты будут различными по величине. Их разность будет равна моменту на валу двигателя. Механическая характеристика двигателя в 3-х фазном и однофазном режиме работы имеет вид:При нулевой скорости (частоте вращения вала) момент равен нулю. При появлении вращения в любую сторону на валу двигателя возникает момент (придать вращение можно только на холостом ходу, т.к. под нагрузкой это невозможно). Если отклонение одной из фаз произошло во времени работы двигателя, когда его скорость (частота вращения вала ротора) была близка к номинальному значению, вращающий момент часто бывает достаточным дл продолжения работы с небольшим снижением скорости. В отличие от 3-х фазного симметричного режима появляется характерное гудение. В остальном внешние проявления аварийного режима не наблюдаются. Человек, не имеющий опыта работы с АД может не заметить изменения характера его работы.
Работа при пониженном напряжении. Здесь имеются ввиду не кратковременные колебания напряжения, как это бывает, например, при пуске сравнительно мощных двигателей, а длительная работа под пониженным напряжением. В сельских электроустановках допустимы отклонения напряжения до . Нередки случаи, когда минусовые отклонения превышают нормы. Рассмотрим как понижение напряжения влияет на ток двигателя. вращающий электромагнитный момент двигателя пропорционален току и магнитному потоку

При .

Т.к. – момент сопротивления рабочей машины становиться больше момента двигателя, т.е., происходит торможение, скорость вращения ротора снижается.

При этом ток в роторе возрастает до такой величины, при которой восстанавливается нарушенное равновесие. Итак, несмотря на . Считается, что при сравнительно небольших отклонениях напряжения каждый процентсопровождаетсяна 1 %.

Как правило, двигатели редко имеют номинальную нагрузку. Поэтомусверх нормы. В связи с этим в схеме управления насосом должна быть предусмотрена специальная защита от холостого хода ( если насос прекращает подачу воды, то он должен отключаться от сети).

Л6. Аварийный режим двигателя – работа с обрывом фазы при схеме соединения “звезда” и “треугольник”.

В этом случае идёт перераспределение токов и мощностей на оставшихся фазах. Если обмотки двигателя соединены “звездой”

Определим токи, протекающие в однофазном режиме, и сравним их с токами, протекающими в 3-х фазном режиме. Т.к. соединены последовательно в однофазном режиме, то

Где линейное напряжение.

Рассмотрим режим пуска :

Пусковой ток фаза А в однофазном режиме

Пусковой ток ф. А 3 ф. режиме

отношение пусковых токов 1 ф. к 3-х фазн.

или

Если учесть, что пусковой ток в 6 – 7 раз больше номинального, то получается, что по обмотке при обрыве фазы при пуске потечёт ток

Т.е. перегрев обмотки и её выход из строя за короткий период времени, т.к. нет обдува

Рассмотрим потери фазы после включения двигателя, когда частота вращения ротора соответствует рабочему режиму. Теперь нельзя пользоваться предыдущим выражением для определения токов. Дело в том, что зависит от скорости вращения. При пуске, когдаона одинакова для трёхфазного и однофазного режимов. В рабочем режиме в зависимости от нагрузки и механической характеристики двигателя скорость будет разной. нужен для анализа другой подход. Поэтому будем считать, что в трёхфазных и однофазных режимах двигатель развивает одинаковую мощность. независимо от схемы включения АД рабочая машина требует ту же самую мощность, которая необходима для выполнения технологического процесса. Полагая мощности на валу двигателя равным для обеих режимов будем иметь, тогда ток в обмотке при трёхфазном режиме(3 – учёт 3-х обмоток)(2 – учёт 2-х обмоток)– напряжение на фазе А в однофазном режиме. Для приближённых расчётов можно принять, чтои. После деленияполучим, учитывая, что, азапишемили. Ток двигателя зависит от коэффициента загрузки. В первом приближении можно считать, что данная зависимость линейна. Это справедливо при загрузке более 50 % от номинальной. Тогда,; где- коэффициент загрузки двигателя. При номинальной нагрузке, при нагрузке < 50 % не будет опасного превышения тока. В большинстве случаев. При его значенияхследует ожидать небольшого превышения тока на 20 – 50 % по сравнению с номинальным.Выводы: При заторможенном роторе ,. При вращающемся роторе – образуется вращающееся магнитное поле, которое действуя на обмотки статора наводит в них ЭДС. Величина и фаза этой ЭДС таковы, что при скорости вращения близкой к синхронной на обмотках восстанавливается симметричная система трёхфазного напряжения, а напряжение нейтрали звезды (т.о.) становится равным нулю. Ещё одно замечание. При изменении скорости вращения ротора от нуля до синхронной в однофазном режиме напряжение на фазах А и В изменяется от значения половины линейного до фазового напряжения сети. 380/220 В ,идо 220 при синхронном напряжении в т.о. отдо 0 при синхронной. Если обмотка двигателя соединена в “треугольник”В этом случае обмотка двигателя с сопротивлениембудет включена на линейное напряжение, а обмотка с сопротивлениямиисоединены последовательно и включены на то же напряжение.

Пусковой режим.

В пусковом режиме по обмоткам АВ будет протекать такой же ток, как и при трёхфазном варианте. однофазный – трехфазный режим а по обмоткам АС и ВС будет протекать ток в 2 раза меньший, т.к. они соединены последовательно.; Токи в линейных проводахи будут равны сумме токов в параллельных ветвях., т.к.и, тоПри трёхфазном режиме линейный ток враз больше фазового, поэтому. Итак, при потере фазы пусковой ток в одной из фаз равен пусковому току при трёхфазном питании, а в двух других фазах – половине пускового тока, т.е... Линейный ток возрастает менее интенсивно, чем при трёхфазном питании.

Потеря фазы после включения двигателя в работу.

Используем тот же метод, что двигатель развивает одинаковую мощность в 3-х фазном и однофазном режимах. Т.к. теперь фазы двигателя нагружены неравномерно, нужно рассматривать их по отдельности.

Фазы АС и ВС находятся в одинаковых условиях

Токи в фазах ВС и АС вдвое меньше, чем в фазе АВ, поэтому суммарная мощность фаз ВС и АС вдвое меньше мощности фазы АВ, тогда

При 3-х фазном питании все фазы двигателя нагружены одинаково, поэтому .

Приравняв их, получим илии токи соответственно. Таким образом, ток наиболее нагруженной фазе при потере фазы увеличивается вдвое по сравнению с током при 3-х фазном питании. Ток в линейном проводе

и при 3-х фазном питании

Итак, фазовый ток вырастает в 2 раза, а линейный ток только в 1,73 раза. Влияние коэффициента загрузки так же влияет. Напряжение на фазах АС и ВС будет зависеть от скорости вращения ротора. При заторможенном роторе

При синхронной скорости вращения выставляется симметричная система напряжения т.е. . Из рассмотренного следует, что однофазный режим представляет большую опасность, “звезда” более опасна, чем “треугольник”.

П2. Несимметрия напряжения.

3-х фазная система считается симметричной, если напряжения на всех фазах одинаковы по величине и по фазе. В реальных условиях существуют некоторые отклонения от симметрии. Причиной не симметрии обычно является неравномерное распределение нагрузки по фазам, создаваемое однофазной нагрузкой потребителей. При не симметрии напряжения нагрев двигателя выше, чем при симметричном напряжении. Ухудшение работы двигателя связано с тем, что тока в фазах становится неодинаковым по величине, увеличиваясь в одних и уменьшаясь в других фазах по сравнению с симметричным режимом при той же нагрузке. Величина допустимой нагрузки на валу зависит от величины тока в наиболее загруженной фазе. При номинальной нагрузке одна из фаз может оказаться перегруженной.

Расчёты показывают, что длительно допустимая мощность для двигателей до 7 кВт снижается при несимметричном напряжении

Увеличение не симметрии в 2 раза приводит к уменьшению мощности в 3 раза. Другое отрицательное действие не симметрии – возникновение дополнительной вибрации, что сокращает срок службы отдельных деталей, в т.ч. и обмотки. В симметричном режиме причина вибрации – неуравновешенность вращающихся частей, несоосность валов. Дополнительная вибрация или не симметрия напряжения бывает соизмерима или больше вибрации в симметричном режиме. Кроме того, увеличивается шум, создаваемый двигателем.

Как видно из рисунка моментов, под влиянием токов обратной последовательности результирующий момент двигателя М считается скольжение при том же моменте сопротивления на валу , и следовательнопотери и нагрев машины, снижается КПД.

Всё это является следствием того, что по отношению к системе обратной последовательности машина при 0 < S < 1 работает в тормозном режиме (). Частоты токов прямой и обратной последовательности подписаны, т.к.не приводят к опасным повышениям напряжения. Однако при неравномерной нагрузке с периодическими пиками момента сопротивления могут возникнуть перегревы обмоток.

Ухудшение охлаждения.

Тепло, выделяемое в двигателе, должно отводиться в окружающую среду. Ухудшение теплоотдачи вызывает ухудшение температуры обмоток двигателя. Двигатель охлаждается вентилятором, который прогоняется воздух через его внутренние полости. Часть тепла отводится через поверхность корпуса. Нарушение теплообмена происходит из-за:

Загрязнения поверхности корпуса;
Забивания пылью и грязью внутренних потоков для воздуха.

Большинство двигателей не нуждается в специальной защите от перегрева при понижении А (теплоотдачи). Для некоторых двигателей специального назначения такая защита требуется. К таким двигателям относятся двигатели погружных токов. В случае понижения уровня воды в скважине корпус двигателя оказывается на воздухе. Несмотря на то, что ток при холодной воде значительно меньше, чем в рабочем режиме, выделяемое тепло достаточно для перегрева.

Л7. Встроенная температурная защита.

П1. Общие сведения.

Все основные аварийные режимы электродвигателя (обрыв фазы, заклинивание, незапускание и перегрузки) вызывают перегрев статорной обмотки и если устройство защиты электродвигателя вовремя не срабатывает, то обмотка сгорит. Следовательно, если контролировать температуру статорной обмотки и при опасном её нагреве электродвигатель автоматически отключать, то он будет защищён от всех аварийных режимов. Нагрев обмотки можно контролировать различными температурными датчиками, например, терморезисторами, в том числе позисторами, если их установить в статорную обмотку. Т.к. датчики температуры встраивают в статорные обмотки, то такую защиту электродвигателей называют встроенной.

Несмотря на преимущества она обладает рядом существенных недостатков, ограничивающих её применение:

Защита по температуре статорной обмотки является косвенной, реагирующей не на причину, а на следствие аварийного режима. При явных аварийных режимах как заклинивание ротора или незапускание на 2-х фазах электродвигатель сразу не отключится, а останется в аварийном режиме до опасного перегрева статорной обмотки, что вызывает интенсивное старение изоляции. В некоторых случаях при повышенной температурной инерции датчиков и сгорание статорной обмотки.
В условиях хозяйств установить температурные датчики в статорные обмотки электродвигателей нельзя. Это можно делать на заводе при изготовлении электродвигателей или в мастерских при перемотке, т.к. датчики должны быть установлены до пропитки обмотки, а вмешательство в обмотку готового электродвигателя – недопустимо.
Во всех случаях применения встроенной защиты необходимы дополнительные провода для соединения датчиков с пускозащитной аппаратурой.
Встроенная температурная защита не обеспечивает электробезопасность, допуская работу электродвигателя на 2-х фазах. Это особенно опасно в животноводческих помещениях. Защита срабатывает через 3 - 8 минут. Всё это время потенциал с обмотки поражённой фазы двигателя через пробитую изоляцию, например, попадает на корпус электродвигателя, следовательно на нулевой провод и все электрифицированные агрегаты и щиты управления оказываются под этим напряжением, т.к. они все соединены через нулевой провод. Данный потенциал может оказаться равным значению фазного напряжения при работе незагруженного двигателя на 2-х фазах при S < 0,1 и равным до 0,5 если двигатель на 2-х фазах не запускается или останавливается (S = 1). Следовательно, встроенную температурную защиту нельзя рассматривать как самую перспективную, особенно в сельском хозяйстве, где основными аварийными режимами являются обрыв фаз и заклинивание (незапускание) электродвигателей, при которых сама встроенная защита может стать причиной аварии.

П2. Устройства встроенной температурной защиты электродвигателей.

Температурная защита состоит из датчиков и управляющего устройства. В качестве датчиков используют термосопротивления типа СТ14-1А () или СТ14-1Б (). Позисторы СТ14-1А изготавливают в видедисков диаметром 3 мм и толщиной 1,5 мм. Для изоляции дисков используют полиамидную плёнку ПМ – 1 толщиной 50 мкм, термические, механические и электрические характеристики которой соответствуют условиям работы встроенных датчиков. Чувствительный орган защиты состоит из трёх датчиков (один на фазу) и подаёт сигнал в управляющее устройство.

За последние годы были разработаны и освоены промышленностью УВТ3 - 1, УВТ3 – 1М (с 79г.), УВТ3 – 4А, УВТ3 – 4Б, УВТ3 – 5. Общий принцип действия их одинаков, хотя схема и конструктивное оформление различны. УВТЗ унифицированы для всех типоразмеров электродвигателей, взаимозаменяемы и не требуют регулировки и настройки при монтаже и эксплуатации. Схема температурной защиты имеет управляющее устройство, преобразователь или токовый ключ и исполнительное реле. Управляющее устройство служит для усиления сигнала, поступающего со встроенных в обмотку статора электродвигателя температурных датчиков и преобразования их в сигнал, управляющий отключением магнитных пускателей (типа ПМЕ, ПАЕ, ПА, ПМЛ и других).

Характеристика позистора.

Достоинство – применяется для зашиты двигателей независимо от их мощности. Позисторы в фазах (3 шт.) (в каждой фазе по одному) соединяются взаимно последовательно.

УВТЗ – 1.

Устройство УВТЗ – 1 состоит из преобразователя и выходного реле. Преобразователь выполнен на двух транзисторах VT и и тиристоре VD7 и служит для усиления сигнала от термодатчиков и преобразования его в сигнал, удобный для управления выходным реле. Он включает блок питания, выполненный на VD1 – VD4, ёмкостный делитель напряжения, сглаживающий фильтр С1, К1, стабилизатор напряжения VD5. В качестве выходного реле

Используется РЭС – 6, которое подаёт сигнал магнитным пускателем.

Работа схемы.

При нажатии кнопки “Пуск” магнитного пускателя на клеммы 1 и 4 подаётся напряжение питания. Если температура обмотки двигателя ниже рабочей температуры термодатчиков, то их сопротивление меньше сопротивления срабатывания. В этом случае транзистор VT1 – открыт. Ток протекает через VT2 и управляющий электрод тиристора VD7/ Тиристор и реле P включаются, контакты реле замыкают цепь катушки магнитного пускателя и на электродвигатель подаётся напряжение. При повышении температуры обмотки статора сверхдопустимого значения сопротивление термодатчиков резко возрастает до величины, при которой запускается транзистор VT2 и открывается VT1. Управляющий электрод тиристора VD7 обесточивается, реле отключается, отключая магнитный пускатель.

Цепь магнитного пускателя будет разорвана до охлаждения обмотки двигателя ниже допустимой.

Датчики монтируют в лобовой части двигателя со стороны свободного конца вала двигателя параллельно проводникам обмотки так, чтобы они касались датчика со всех сторон (при изготовлении двигателя при капитальном ремонте). Для соединения датчиков принимают медный изолированный провод сечением не менее 0,5 . После их установки измеряют сопротивление всей цепи датчиков, которое при температуредолжно быть в пределах 120 – 150 Ом. Измерительный ток омметра не может превышать 50 мА, напряжение 2,5 В. Мегомметры – недопустимы. Сопротивление изоляции датчиков относительно обмотки и корпуса двигателя измеряют мегомметром наи.

При установке датчиков в уже готовый (пропитанный) двигатель датчики можно наклеить сверху на обмотку. Точность срабатывания защиты снижается и будет в значительной степени зависеть от окружающей среды. Управляющее устройство соединяют с датчиками использованным медным проводом сечением не менее 0,5 . ТО защиты проверяют при ТО двигателя и ТР двигателя.

Работоспособность УВТЗ – 1 проверяют следующим образом:

Включают электродвигатель нажатием кнопки “Пуск” на холодном ходу;
Закорачивают цепь датчиков в коробке выводов электродвигателя - УВТЗ отключают двигатель;
Размыкают цепь датчиков в коробке выводов электродвигателя - УВТЗ отключают двигатель.

Значит УВТЗ работает нормально и монтаж его произведён верно.

УВТЗ – 1М.

По габаритам в 1,5 раза меньше УВТЗ – 1. Размеры корпуса предусматривают установку УВТЗ – 1М непосредственно в корпусе магнитного пускателя взамен теплового реле (ТРН и других).

Устройство содержит узел питания, состоящий из диодного моста VD1 – VD4, ограничивающих резисторов R1, R2, R4 и стабилитронов VD5 и VD9; усилитель, состоящий из транзисторов VT1 – VT4 и тиристора VD6 и реле защиты P.

Работа схемы.

Если температура обмотки двигателя ниже предельно допустимого значения, то сопротивление позисторов мало и напряжение, поступающее на транзистор VT4 будет больше значения порога срабатывания усилительного каскада VT3 – VT4. Порог срабатывания определяется делителями R6, R7, R8. В этом случае транзистор VT4 открыт, транзистор VT1 и транзистор VD6 – закрыты, реле Р обесточено, контакты его в цепи замкнуты. Двигатель включается кнопкой “Пуск”. При увеличении температуры обмотки электродвигателя сверх предельно допустимого значения сопротивления позисторов резко возрастает и сигнал, поступающий на транзистор VT4 уменьшается и он закрывается.

Транзистор VT1 в это время открывается. Тиристор VD6 и реле Р получают питание, контакты реле Р размыкают цепь питания катушки магнитного пускателя, который отключает электродвигатель от сети.

Л8. Разновидности и модернизация температурных защит УВТЗ.

Рассмотрим УВТЗ 4А и 4Б и УВТЗ-5. Первые две защиты очень просты, а УВТЗ-5 достаточно сложна, но её функции расширяются за счёт резистивного асимметра.

УВТЗ – 4А.

В нём использовано свойство позисторов резко увеличивать своё сопротивление при нагревании. УВТЗ – 4А самая простая из защит этого типа.

Работы схемы.

При нормальной температуре обмоток двигателя сопротивление позисторов мало и всё падение выпрямленного стабилизированного напряжения после сглаживающего фильтра С2 приходится на сопротивление катушки реле Р, которое включается. По мере нагревания обмоток, позисторов температуры выше предельно допустимого значения сопротивление позисторов резко возрастает и теперь почти всё падение напряжения приходится на позисторы. Реле Р обесточивается и электродвигатель отключается от сети.

УВТЗ – 4Б.

По габаритам эта защита не отличается от УВТЗ – 4А. Отличие заключено в принципе работы УВТЗ – 4Б.

Работа схемы УВТЗ – 4Б.

При нажатии кнопки “Пуск” магнитного питателя на клеммы 1 и 2 подаётся напряжение питания. При низкой температуре обмоток и термодатчиков . в этом случае VT2 срабатывает и через него протекает ток, затем срабатывает VT1 и реле Р включается. Контакты его замыкают цепь магнитного пускателя и на электродвигатель подаётся напряжение. При увеличении температуры обмотки статора допустимого значения сопротивление термодатчиков резко возрастает и запираются VT2 и VT1, двигатель обесточивается.

УВТЗ – 5.

Схема содержит следующие узлы:

Блок питания, в который входит балластный конденсатор C1, разрядный резистор R4, выпрямитель VD1, сглаживающий конденсатор C2, стабилитроны VD2, VD4, VD5.

Узел температурной защиты на основе транзисторов VT1, VT2 (в цепь эмиттера VT1 включены 3 позистора включенные последовательно);
Узел защиты от обрыва фазы сети, выполненный на основе резисторного асимметра R1 – R3, трансформатора TV1 и транзистора VT5.
Исполнительного органа, состоящего из транзисторов VT3, VT4, тиристора VS1 и исполнительного реле Р.

Схема работы.

При температуре обмоток двигателя, не превышающей допустимую, и симметричной системе напряжения сети через катушку реле Р поступает ток на схему. Двигатель работает после нажатия кнопки “Пуск”. Транзисторы VT1, VT2, VT5 закрыты, а транзисторы VT3, VT4 – открыты. Тиристор VS1 закрыт. Контакт реле Р находится в замкнутом состоянии. При увеличении температуры обмоток двигателя сверх предельно допустимого значения сопротивление позисторов резко возрастает. Транзистор VT2 открывается, а VT3 закрывается. Тиристор VS1 открывается, шунтируя катушку реле Р, контакт реле размыкается и двигатель отключается.

При возникновении обрыва фазы на первичной обмотке трансформатора TV1 появляется напряжение, трансформируемое во вторичную обмотку, трансформатор VT5 открывается, а VT4 закрывается. Тиристор VS1 открывается и шунтирует обмотку реле Р, что отключает двигатель.

Устройства типа УВТЗ необходимо устанавливать в эксплуатацию таким образом, чтобы они не подвергались ударам, резким толчкам, сильной тряске и воздействию солнечной радиации.

Проверка устройств УВТЗ.

Проверка согласно технических требований на работоспособность при , а также при(175 В) и(240 В). Для этого соблюдают схему, состоящую из автотрансформатора, вольтметра и магазина резисторов, подключаемого вместо позисторов.

Модернизация УВТЗ.

На эксплуатационную надёжность электродвигателей основное влияние оказывает повторное их нагружение после воздействия кратковременных аварийных режимов, которые сопровождались повышенным нагревом обмотки. Именно в таких режимах формируются перегревы обмотки, которые могут сохраняться бесконечно долго и резко сократить её ресурс. Инженером П.П. Сычом (ВНПО “Ремдеталь”) предложен способ для устранения этого недостатка. Суть в том, что с целью компенсации погрешности контроля температуры обмотки термодатчик в процессе работы от двигателя подогревается током, величина которого прямо пропорциональна нагрузке электродвигателя.

При аварийном режиме (напр. пуск с заторможенным ротором) ток нагрузки обмотки протекает через первичную обмотку трансформатора тока ТА. Через вторичную его обмотку, а следовательно и через нагреватели ЕК, будет проходить ток, пропорциональный нагрузке АД. Скорость нагрева обмотки электродвигателя 4АХ НВ4 с заторможенным ротором для холостого состояния 7,54 и 9,13для нагретого состояния.

Термодатчики изготовлены следующим образом – у двух позисторов СТ14 – 1А цифровым прибором Щ4300 установили их сопротивления. Затем один вывод у каждого позистора отрезали впритык к изоляции и в месте пайки удалённого вывода позистору снимали изоляцию. Электропаяльником мощностью 40 Вт к месту пайки этого вывода каждого позистора припаивается нагреватель из прямого отрезка обмоточного провода 0,5 мм. Для качественного теплового контакта готовые термодатчики клеем БФ2 приклеивают к лобовым частям двух различных фаз нагревателями вверх и дополнительно одним слоем впритык изоляционной ленты толщиной 0,27 мм.

Л9. Фазочувствительное устройство защиты электродвигателей.

П 2.1 Теоретические предпосылки фазочувствительной защиты.

Угол сдвига фаз между токами в трёхфазной сети в нормальных условиях равен , а при обрыве одной из фаз в исправных фазах угол сдвига изменяется и становится равным. Трёхфазный двигатель, в котором одна из фаз статора отключена от сети, например, А – это однофазный двигатель.

В этом случае

Симметричное сопротивление тока. Таким образом, если контролировать изменение угла сдвига фаз между токами нагрузки электродвигателя, то его можно защитить от основного аварийного режима – обрыва фаз.

Для контроля можно использовать различные фазовые детекторы. Если к фазовому детектору подключить реле постоянного тока, а контакты указанного реле использовать для отключения цепи управления магнитного пускателя, то такое устройство можно применить для защиты электродвигателя.

1 – формирователь измерительных напряжений

2 – фазовый детектор

3 – схема контроля перегрузки

K1 – катушка реле постоянного тока.

Для этого необходимо из трёхфазных токов питания электродвигателя сформировать два измеряемых напряжения , между которыми должен быть определённый угол сдвига фаз. Если уголравен или близокпри наличии токов во всех фазах питания электродвигателя и если при обрыве любой из фаз угол изменяется наили, то можно применить фазовые детекторы с косинусной характеристикой

Характеристика 2 – значениям принезапустившемся электродвигателе.

–ток притягивания (срабатывания) реле K1.

Таким образом, если исходный угол сдвига фаз между измеряемымиравняется, то при работе электродвигателя на всех фазах независимо от значения нагрузки ток в катушке реле K1 отсутствует. При обрыве фазы, когда уголстановится равнымилиток нагрузки фазного детектора (ток в катушке реле защиты K1) превышает ток срабатывания реле. Реле включается и своими размыкающими контактами обесточивает цепь управления магнитного пускателя. Точки 1 и 2 (на характеристике 1) соответствуют обрыву фазы работающего электродвигателя, а точки 3 и 4 (на характеристике 2) – незапусканию электродвигателя на двух фазах.

Такое фазочувствительное устройство защищает электродвигатель только от неполнофазного режима и не реагирует на перегрузки, в том числе большие (заклинивание ротора или незапускание электродвигателя). Для защиты электродвигателя от симметричных перегрузок необходимо применять дополнительно схему контроля перегрузки (блок 3), которая контролирует одно из измеряемых напряжений (например, ), пропорциональных току нагрузки двигателя или следует изменить исходный угол сдвига фазмежду измерительными напряжениями. Тогда при нормальной работе электродвигателя в катушке реле K1 будет течь небольшой ток, который меньше тока срабатывания реле (точка А на характеристике 1). При большой перегрузке (заклинивание или незапускание двигателя) ток в катушке реле резко увеличится и становится больше тока притягивания реле(точка 5 на характеристике 2). Реле защиты срабатывает и электродвигатель отключается.

П. 2.2 Методы формирования измеряемых напряжений .

Из 3-х фазных токов питания электродвигателя можно формировать измеряемые напряженияметодом трёх- , двух- и одного фазовращающих трансформаторов тока. Наиболее распространен вариант с использованием 2-х фазовращающих трансформаторов тока.

Каждый трансформатор тока имеет 2 первичные токовые обмотки с различным числом витков , включаемых в разные фазы питания электродвигателя, причём навстречу одна другой (начальные концы соответствующих обмоток обозначены чёрной точкой). Таким образом, в сердечнике трансформатора Т1 суммируются магнитные потоки, создаваемые токами фаз А и В.

Заметим, что магнитные потоки пропорциональны току нагрузки электродвигателя и числу витков первичных. Суммарный магнитный потокв сердечнике трансформатораравен геометрической сумме магнитных потоков, создаваемых токами фаз А и В.

Аналогично токами фаз В и С создаётся магнитный поток в сердечнике трансформатора

Суммарные магнитные потоки посмотрим на векторной диаграмме

Суммарные магнитные потоки взаимно сдвинуты на определённый угол по фазе, который зависит от отношения числа первичных витковтрансформаторов тока (длина векторапо сравнению с длиной вектораили). Из диаграммы видно, что

Следовательно, изменяя число первичных витков трансформаторов тока так, чтобы менялось их соотношение, можно изменять суммарные магнитные потоки и уголмежду ними.

Суммарные магнитные потоки создают во вторичных обмотках трансформаторов тока пропорциональные им измеряемые напряженияи с таким же углом сдвига по фазе.

Изменением числа первичных витков трансформаторов тока можно получить, т.е. менять чувствительность защиты, оставляя без изменения фазовую характеристику.

При обрыве любой фазы нарушается рассмотренная система образования измеряемых напряжений меняются их числовые значения и угол сдвига фаз, который становится равным(в зависимости от того, в которой из фаз произошёл обрыв), на выходе фазового детектора появляется большое напряжение (ток) и реле защиты сработает.

В фазочувствительных устройствах для защиты электродвигателей большой мощности применяют фазовращательные трансформаторы тока (ФТТ), в которых первичными витками служат линейные провода питания электродвигателя, продетые соответствующим образом в окна сердечника трансформатора. Устройства, основанные на фазовой методике выявления аварийных режимов, хорошо работают в условиях нестабильности сельских электросетей, т.к. появляющееся небольшое изменение угла сдвига фаз междумало влияет на значение токов в катушке реле

Изменение тока нагрузки в 1 фазе на 10 % вызывает изменение угла сдвига фаз между примерно на 1 %.

Содержание