Защита электродвигателя - обзор самых эффективных методов

Сегодня электродвигатели можно найти в самых разных областях промышленности, и они являются практически постоянным элементом каждого производства, а также шахт, электростанций или даже небольшой мастерской. Эффективность работы предприятия во многом зависит от стабильности работы каждого компонента, поскольку различного рода неисправности влекут за собой дополнительные затраты (ремонт или замена двигателя) и часто являются причиной очень дорогостоящих простоев производства.

Короткое замыкание

Наиболее частой причиной нарушений в работе электродвигателя являются различного рода короткие замыкания, возникающие, в том числе, в результате: механического повреждения изоляции электрической цепи, разрушение изоляции в результате перегрузок, а также ошибки сборки  отдельных элементов в данной установке. В результате короткого замыкания возможно разрушение электрических проводов, разрушение или сокращение срока службы двигателя, а также возгорание или даже поражение электрическим током. Электрические перегрузки также являются распространенной группой нарушений в электроустановках. Они появляются, когда протекающий ток превышает номинальный ток данного элемента установки (например, кабеля). Нарушения в работе электродвигателя также могут быть вызваны ненормальными рабочими состояниями в результате, например, длительного пуска, слишком частые пуски, асимметрия питания, падения и провалы напряжения, чрезмерное увеличение момента сопротивления, перегрузка двигателя или работа с неполной фазой. В результате, в первую очередь, могут возникнуть тепловые перегрузки или некорректная работа двигателя.

Необходимые меры предосторожности

Существующий риск вышеупомянутых неисправностей и, следовательно, материальных потерь является достаточной причиной, по которой необходимо использование соответствующих защитных устройств. Каждый электродвигатель должен быть, прежде всего, защищен от коротких замыканий и перегрузок. Также стоит использовать защиту от неполнофазной работы двигателя, неправильного запуска или самозапуска при пропадании или снижении напряжения.

Большое разнообразие используемых электродвигателей — как по типу, конструкции, так и по основным техническим параметрам — также приводит к широкому спектру доступных устройств защиты двигателя. Поэтому крайне важно правильно их подобрать, чтобы они обеспечивали оптимальную защиту от различных угроз. 

 Автомат защиты от перегрузки по току

При проектировании любой электроустановки одним из первых шагов должно быть обеспечение надлежащей защиты от коротких замыканий и перегрузок. Такую защиту должен иметь каждый двигатель отдельно или группы двигателей. При выборе подходящей защиты следите за тем, чтобы номинальный ток защитного устройства был как можно ближе к номинальному току защищаемого приемника.  Обычно встречаются четыре типа этих автоматических выключателей, отличающихся своими времятоковыми характеристиками. Автоматические выключатели типа А немедленно отключают цепь, когда, например, происходит короткое замыкание, и сейчас они менее распространены. Другие типы автоматических выключателей срабатывают с некоторой задержкой. Тип В используется в квартирах для защиты устройств с малым пусковым током, а в промышленности наиболее распространены автоматические выключатели типа С или D (для устройств с повышенным или большим пусковым током). 

 УЗО (Устройство защитного отключения)

УЗО — это быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке. Говоря более понятным языком, устройство отключит потребителя от питающей сети, если произойдёт утечка тока на заземляющий проводник («землю»).

Основным узлом УЗО является дифференциальный трансформатор тока. По другому его называют трансформатор тока нулевой последовательности. 

Если сеть исправна, входящий и выходящий токи равны. Отличаются они только направлением. Если человек касается поврежденного провода, часть тока проходит через тело, и возвратное значение меньше исходящего. Такой же эффект возникает при нарушении изоляции электроприборов. Трансформатор засекает эту разницу и предотвращает опасные последствия. Такая же система используется в трехфазных устройствах защиты, которые срабатывают не только при утечке, но и при перекосе фаз. Конструктивно от обычного бытового автоматического выключателя УЗО отличается только модулем, который управляется дифференциальным током.

Автоматический выключатель двигателя

Автоматические выключатели для защиты электродвигателя — это специализированный вариант электрозащиты, разработанный непосредственно для электродвигателей, которые имеют множество применений и используются для управления механическими устройствами различных модификаций

Защиту от перегрузок и коротких замыканий также обеспечивает автоматический выключатель двигателя, но его роль может быть значительно шире и он может использоваться и для защиты электродвигателя от других возможных нарушений, в том числе от обрыва фазы. Эти переключатели также позволяют включать/выключать двигатель вручную. Они особенно подходят для ситуаций с высоким пусковым током.

Преимущество этой защиты в том, что питание отключается быстро при обнаружении перегрузки или тока короткого замыкания - двигатель отключается в течение нескольких миллисекунд. Стандартный автоматический выключатель двигателя имеет электромагнитный расцепитель, реагирующий на короткое замыкание, и тепловой расцепитель (термопару), который, в свою очередь, обеспечивает отключение цепи при обнаружении перегрузки. Роль термометра также заключается в том, чтобы реагировать в случае потери одной фазы в трехфазных сетях. При выборе этого устройства помните, что его номинальный ток не должен быть ниже номинального тока двигателя, работающего в нормальных условиях.

Тепловое реле

Тепловые реле предназначены для защиты цепей переменного тока и электродвигателя от перегрузки (возникает при превышении номинальных нагрузок двигателя), дисбалансе фаз (падение напряжения в одной из фаз это приводит к сильному нагреву, вибрациям), затянутого пуска и заклинивания ротора (механическое повреждение ротора, при котором что-то мешает его вращению).

Выключатель нагрузки

Выключатель нагрузки – коммутационный аппарат, который в своем составе не имеет никаких автоматических расцепителей. Модульные выключатели нагрузки предназначены для оперативного управления участками электрических цепей. Обеспечивают отключение и включение номинального тока, а также выполняют функцию разъединения.